JP7073089B2

JP7073089B2 - 像加熱装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP7073089B2
Application number: JP2017244497A
Authority: JP
Inventors: 直紀吉川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2022-05-23
Anticipated expiration: 2037-12-20
Also published as: JP2019113585A

Description

本発明は、電子写真方式、静電記録方式、磁気記録方式などを用いた画像形成装置にて用いられる像加熱装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式などを用いた画像形成装置は、未定着のトナー像を担持した記録材を加熱及び加圧することで記録材にトナー像を定着させる像加熱装置としての定着装置を有する。定着装置としては、次のようなフィルム加熱方式の定着装置がある。フィルム加熱方式の定着装置は、無端状（円筒状）のベルト（フィルム）と、このベルトの内周面側に配置された加熱部材と、ベルトを介して加熱部材に圧接する回転可能な加圧部材と、を有する。この定着装置は、ベルトと加圧部材とが接触する定着ニップ部を記録材が通過する際に、加熱部材による熱、及び定着ニップ部で挟持することによる圧力によって、トナー像を記録材に定着させる。ベルトは、典型的には厚さが薄く熱容量が小さいフィルムで構成されるため、所望の定着温度への立ち上げにかかる時間を短縮して低消費電力化を図ることができる（オンデマンド方式）。

このフィルム加熱方式の定着装置では、定着処理のためにトナーを溶融させた際に、トナーが接着剤となって記録材とベルトとの間に付着力が作用する。そして、この付着力によって記録材とベルトとが分離しにくくなり、紙詰まり（ジャム）が生じることがある。

これに対し、記録材の搬送方向における定着ニップ部の下流側に、ベルトから記録材を分離させる分離部材が配置されることがある（特許文献１）。

特開２００９－２８８５８７号公報

しかしながら、ベルトから記録材を分離させる分離部材は、定着ニップ部を通過した直後のベルトの近傍に配置する必要がある。また、ベルトからの記録材の分離性を高めるために分離部材をベルトに近づけると、ベルトと分離部材とが接触し、ベルトを傷つける可能性がある。そして、ベルトに傷がつくと、ベルトの面内で定着性能がバラつくなどして、光沢ムラ（光沢斑）などの定着ムラが発生する可能性がある。

したがって、本発明の目的は、ベルトからの記録材の分離性を向上させ、ベルトから記録材を分離させる分離部材を用いる必要性又は該分離部材をベルトに近づける必要性を低減することのできる像加熱装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る像加熱装置及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、回転可能な加圧部材と、外周面が前記加圧部材に接触し、前記加圧部材の回転に伴って従動して回転する無端状のベルトと、前記ベルトの内周面側に配置され、前記ベルトと前記加圧部材とが圧接するニップ部を形成するニップ形成部材と、前記ベルトの内周面側に配置され、前記ベルトを加熱する加熱部材と、前記加圧部材の回転軸線方向における前記ベルトの端部の内周面側に挿入され、外周面が前記ベルトの内周面に接触して前記ベルトを支持する支持部材と、を有し、トナー像を担持した記録材を前記ニップ部で前記ベルトと前記加圧部材とで挟持して搬送しながら加熱する像加熱装置において、前記ニップ形成部材は、前記ニップ部での記録材の搬送方向における前記ニップ部の下流側に隣接して、前記ニップ部から前記搬送方向の下流側に行くにつれて前記加圧部材から離れるように傾斜したガイド面を有し、前記加圧部材の回転軸線方向と略直交する断面において、前記搬送方向における前記ニップ部の中央を通り前記搬送方向と略直交する直線を垂直線Ｖ、前記垂直線Ｖ上における対向する前記ベルトの内周面間の中央を中心Ｂ、前記中心Ｂを通り前記垂直線と直交する直線を水平線Ｈ、前記ベルトの内周面に囲まれた領域を前記垂直線Ｖと前記水平線Ｈとで区分した４個の領域のうち前記ガイド面が属する領域を第１領域Ｅ１、前記４個の領域のうち前記中心Ｂを挟んで前記第１領域Ｅ１と対向する領域を第２領域Ｅ２としたとき、前記支持部材は、前記第２領域Ｅ２に、前記中心Ｂから外周面までの距離ｒが前記ベルトの回転方向において前記垂直線Ｖより下流かつ前記水平線Ｈより上流で極大値をとるように突出した突出部を有し、前記支持部材の前記４個の領域は全て非可動な構造であり、前記第２領域Ｅ２における前記距離ｒの極大値は、前記第２領域Ｅ２における前記垂直線Ｖ上又は前記水平線Ｈ上での前記距離ｒのうち大きい方に対し５％以上、１５％以下だけ大きく、前記４個の領域の前記第２領域Ｅ２以外の領域には前記垂直線Ｖ上又は前記水平線Ｈ上での前記距離ｒのうち大きい方に対し５％以上、１５％以下だけ大きな突出部がないことを特徴とする像加熱装置である。

また、本発明の他の態様によると、記録材にトナー像を形成する画像形成手段と、上記本発明の像加熱装置と、を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、ベルトからの記録材の分離性を向上させ、ベルトから記録材を分離させる分離部材を用いる必要性又は該分離部材をベルトに近づける必要性を低減することができる。

画像形成装置の概略断面図である。定着装置の概略断面図である。ベルト支持部材を用いない場合の定着装置の概略断面図である。定着装置の長手方向の概略断面図である。ベルト支持部材の構成を説明するための概略断面図である。

以下、本発明に係る像加熱装置及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

［実施例１］
１．画像形成装置
まず、本発明に係る像加熱装置としての定着装置Ａを有する画像形成装置１００について説明する。図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略構成を示す断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いてフルカラー画像の形成が可能な、中間転写方式を採用したタンデム型のカラーレーザプリンタである。

画像形成装置１００は、複数の画像形成部（ステーション）として、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の画像を形成する第１、第２、第３、第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおける同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、いずれかの色用の要素であることを表す符号の末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して総括的に説明することがある。本実施例では、画像形成部Ｓは、後述する感光ドラム１０１、帯電ローラ１０２、露光装置１０３、現像装置１０４、一次転写ローラ１０５、ドラムクリーニング装置１０６などを有して構成される。

画像形成装置１００は、像担持体としての回転可能なドラム型（円筒形）の感光体（電子写真感光体）である感光ドラム１０１を有する。感光ドラム１０１は、図中矢印Ｒ１１方向に回転駆動される。回転する感光ドラム１０１の表面は、帯電手段としてのローラ型の帯電部材（接触帯電部材）である帯電ローラ１０２によって、所定の極性（本実施例では負極性）の所定の電位に一様に帯電処理される。帯電工程時に、帯電ローラ１０２には、帯電電源（図示せず）によって、負極性の直流成分を含む帯電バイアスが印加される。帯電処理された感光ドラム１０１の表面は、画像データに基づいて露光手段としての露光装置（レーザースキャナ）１０３によって走査露光され、感光ドラム１０１上に静電像（静電潜像）が形成される。本実施例では、露光装置１０３は、各色用の感光ドラム１０１を露光する１つのユニットとして構成されている。感光ドラム１０１上に形成された静電像は、現像手段としての現像装置１０４によって現像剤としてのトナーが供給されて現像（可視化）され、感光ドラム１０１上にトナー像が形成される。現像装置１０４は、現像剤担持体としての現像ローラによってトナーを感光ドラム１０１との対向部（現像位置）へと搬送し、静電像に応じてトナーを感光ドラム１０１の表面に付着させる。本実施例では、感光ドラム１０１上の、一様に帯電処理された後に露光されることで電位の絶対値が低下したイメージ部（露光部）に、感光ドラム１０１の帯電極性と同極性（本実施例では負極性）に帯電したトナーが付着する。本実施例では、現像時のトナーの帯電極性であるトナーの正規の帯電極性は負極性である。現像工程時に、現像ローラには、現像電源（図示せず）によって、感光ドラム１０１の帯電電位（暗電位）と露光部電位（明電位）との間の電位に設定された直流成分を含む現像バイアスが印加される。

４個の感光ドラム１０１と対向するように、中間転写体としての中間転写ベルト１０７が配置されている。中間転写ベルト１０７は、誘電体を用いて形成された、可撓性を有する無端状のベルト（エンドレスベルト）である。中間転写ベルト１０７は、複数の張架ローラとしての駆動ローラ１７１、二次転写対向ローラ１７２及びテンションローラ１７３に掛け回されて、所定の張力で張架されている。中間転写ベルト１０７は、駆動ローラ１７１が回転駆動されることで、図中矢印Ｒ１２方向に感光ドラム１０１と略等速で回転（周回移動、循環移動）する。中間転写ベルト１０７の内周面側には、各感光ドラム１０７に対応して、一次転写手段としてのローラ型の一次転写部材である一次転写ローラ１０５が配置されている。一次転写ローラ１０５は、中間転写ベルト１０７を介して感光ドラム１０１に向けて押圧され、感光ドラム１０１と中間転写ベルト１０７とが接触する一次転写部（一次転写ニップ部）Ｔ１を形成する。

感光ドラム１０１上に形成されたトナー像は、一次転写部Ｔ１において、一次転写ローラ１０５の作用によって、回転している中間転写ベルト１０７上に転写（一次転写）される。一次転写工程時に、一次転写ローラ１０５には、一次転写電源（図示せず）によって、トナーの正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の直流電圧である一次転写バイアスが印加される。例えば、フルカラー画像の形成時には、各感光ドラム１０１上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が、重ね合わされるようにして順次中間転写ベルト１０７上に転写される。一次転写部Ｔ１で中間転写ベルト１０７に転写されずに感光ドラム１０１上に残留したトナー（一次転写残トナー）は、感光体クリーニング手段としてのドラムクリーニング装置１０６によって感光ドラム１０１上から除去されて回収される。なお、単色画像の形成時には、目的の色用の画像形成部Ｓにおいてのみトナー像が形成される。

中間転写ベルト１０７の外周面側において、二次転写対向ローラ１７２と対向する位置には、二次転写手段としてのローラ型の二次転写部材である二次転写ローラ１０８が配置されている。二次転写ローラ１０８は、中間転写ベルト１０７を介して二次転写対向ローラ１７２に向けて押圧され、中間転写ベルト１０７と二次転写ローラ１０８とが接触する二次転写部（二次転写ニップ部）Ｔ２を形成する。

中間転写ベルト１０７上に形成されたトナー像は、二次転写部Ｔ２において、二次転写ローラ１０８の作用によって、中間転写ベルト１０７と二次転写ローラ１０８とに挟持されて搬送される紙などのシート状の記録材（転写材）Ｐ上に転写（二次転写）される。二次転写工程時に、二次転写ローラ１０８には、二次転写電源（図示せず）によって、トナーの正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の直流電圧である二次転写バイアスが印加される。記録材Ｐは、カセット１１１に収納されており、給送ローラ１１２によって１枚ずつ給送された後、レジストローラ１１３によって中間転写ベルト１０７上のトナー像とタイミングが合わされて二次転写部Ｔ２へと搬送される。二次転写部Ｔ２で記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト１０７上に残留したトナー（二次転写残トナー）は、図示しない中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーナによって中間転写ベルト１０７上から除去されて回収される。

トナー像が転写された記録材Ｐは、定着手段としての定着装置Ａへと搬送される。定着装置Ａは、未定着のトナー像を担持した記録材Ｐを搬送しながら加熱及び加圧することで、記録材Ｐ上にトナー像を定着（溶融、固着）させる。定着装置Ａについては、後述して更に詳しく説明する。トナー像の定着処理を受けた記録材Ｐは、排出ローラ１１４によって、画像形成装置１００の装置本体１１０の外部に設けられたトレイ１１５に排出（出力）される。

本実施例では、各画像形成部Ｓにおいて、感光ドラム１０１と、これに作用するプロセス手段としての帯電ローラ１０２、現像装置１０４及びドラムクリーニング装置１０６とは、一体的にカートリッジ化されてプロセスカートリッジを構成している。各プロセスカートリッジは、着脱可能に装置本体１１０に取り付けられる。本実施例では、装置本体１１０内において、４個のプロセスカートリッジはほぼ水平方向に並べて配置される（インライン構成、タンデム型）。

本実施例では、各画像形成部Ｓ、中間転写ベルト１０７、二次転写ローラ１０８などによって、記録材Ｐにトナー像を形成する画像形成手段が構成される。

２．定着装置
次に、本実施例における像加熱装置としての定着装置Ａについて説明する。図２は、本実施例の定着装置Ａの概略構成を示す断面図である。図２は、後述する加圧ローラ２の回転軸線方向と略直交する断面を示す。ここで、図２の断面（Ｘ－Ｚ平面）において、後述する定着ニップ部Ｎにおける記録材Ｐの搬送方向と略平行な方向をＸ方向（ここでは、「記録材Ｐの搬送方向」ともいう。）とし、Ｘ方向と略直交する方向をＺ方向とする。また、図２に示す断面（Ｘ－Ｚ平面）と略直交する方向、すなわち、後述する加圧ローラ２の回転軸線方向と略平行な方向をＹ方向とする。本実施例では、Ｙ方向は、感光ドラム１０１の回転軸線方向と略平行である。Ｙ方向における図２の紙面手前側を手前側とし、Ｙ方向における図２の紙面奥側を奥側とする。図３は、後述するベルト支持部材６が取り付けられていない場合の定着装置Ａの概略構成を示す断面図である。図４は、定着装置ＡのＹ方向と略平行な断面における概略構成を示す断面図である。

本実施例の定着装置Ａは、フィルム加熱方式の定着装置である。定着装置Ａは、加熱ユニット１と、回転可能な加圧部材（加圧回転体）としての加圧ローラ２と、を有する。加熱ユニット１は、回転可能な定着部材（定着回転体）としてのベルト７、加熱部材（熱源）としてのヒータ４、ニップ形成部材３、押圧部材５、及びベルト支持部材６を有して構成される。後述するように、ヒータ４、ニップ形成部材３及び押圧部材５は、Ｙ方向に沿ってベルト７の内周面側に配置される。また、後述するように、ベルト支持部材６は、Ｙ方向におけるベルト７の両端部にそれぞれ配置される。

ベルト７は、耐熱性を有する可撓性部材で形成された無端状（円筒状）のベルト（フィルム）、すなわち、エンドレスベルト（エンドレスフィルム）である。ベルト７は、これに限定されるものではないが、複数の層が積層された積層構造を有する。例えば、ベルト７は、基材（基層）と、基材の上に積層された離型層（表層）と、を有する２層構造を有するものであってよい。また、ベルト７は、基材（基層）と、基材の上に積層された弾性層と、弾性層の上に積層された離型層（表層）と、を有する３層構造を有するものであってもよい。基材としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂製の基材、又はニッケルやＳＵＳなどの金属製の基材を用いることができる。基材として耐熱性樹脂を用いる場合、その基材の厚みは３０μｍ以上、２００μｍ以下であることが好ましい。そして、この場合、基材の外周面に離型層としてフッ素系樹脂（例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ）などをコーティングすることができる。この離型層の厚みは５μｍ以上、５０μｍ以下程度が好適である。一方、基材として金属を用いる場合、基材の厚みは３０μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましい。そして、この場合、基材の外周面に弾性層としてシリコーンゴム層などを設け、この弾性層の外周面に離型層としてフッ素樹脂チューブ（例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ）などを被覆することができる。弾性層の厚みは１００μｍ以上、１０００μｍ以下が好ましい。また、離型層の厚みは５μｍ以上、１００μｍ以下程度が好適である。

ヒータ４は、ベルト７の内周面側に配置され、ベルト７を加熱する（すなわち、ベルト７を介して記録材Ｐを加熱する）。ヒータ４は、Ｙ方向と略平行な長手方向とＸ方向と略平行な短手方向とにそれぞれ所定の長さを有し所定の厚みを有する平面視略矩形の薄板状のセラミック基板と、この基板上にこの基板の長手方向に沿って形成された発熱抵抗体と、を有する。ヒータ４は、発熱抵抗体への電力供給により迅速に発熱・昇温し、温調システムによって所定の温度に管理される。

ニップ形成部材３は、ベルト７をバックアップし、ベルト７を加圧ローラ２に向けて押圧して、ベルト７と加圧ローラ２とが接触する定着ニップ部（定着部）Ｎを形成する。ニップ形成部材３は、その長手方向がＹ方向と略平行に配置される。ニップ形成部材３は、図２に示す断面が略半円弧状樋型の、耐熱性及び断熱性を有する部材である。ニップ形成部材３は、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＬＣＰ樹脂などの絶縁性及び耐熱性の良い材料を用いて形成することができる。ニップ形成部材３は、ベルト７のバックアップ、定着ニップ部Ｎの加圧、ヒータ４の支持、ベルト７の回転時の搬送安定性を図る役割を有する。

更に説明すると、ニップ形成部材３は、ベルト７を加圧ローラ２に向けて押圧するニップ形成部３１を有する。また、ニップ形成部材３は、Ｘ方向においてニップ形成部３１の下流側でベルト７をガイドする下流ガイド部３２と、Ｘ方向においてニップ形成部３１の上流側でベルト７をガイドする上流ガイド部３３と、を有する。

ニップ形成部３１のＺ方向における加圧ローラ２側の側面には、Ｙ方向に沿って伸びる凹部３１ａが形成されている。この凹部３１ａに、ヒータ４が取り付けられている。また、ニップ形成部３１は、Ｘ方向における凹部３１ａの下流側に隣接して、Ｚ方向においてヒータ４の加圧ローラ２側の側面よりも加圧ローラ２側に突出した下流凸部３１ｂを有する。また、ニップ形成部３１は、Ｘ方向における凹部３１ａの上流側に隣接して、Ｚ方向においてヒータ４の加圧ローラ２側の側面よりも加圧ローラ２側に突出した上流凸部３１ｃを有する。ニップ形成部材３は、Ｘ方向において上流凸部３１ｃから下流凸部３１ｂまでの間で、ニップ形成部材３及びニップ形成部材３に取り付けられたヒータ４によってベルト７を加圧ローラ２に向けて押圧することで、定着ニップ部Ｎを形成する。

下流ガイド部３２は、Ｘ方向における定着ニップ部Ｎの下流側に隣接して設けられ、定着ニップ部ＮからＸ方向の下流側に行くにつれてＺ方向において加圧ローラ２から離れるように、図２に示す断面が略円弧状とされている。そして、下流ガイド部３２は、Ｘ方向における定着ニップ部Ｎの下流側に隣接して、定着ニップ部ＮからＸ方向の下流側に行くにつれてＺ方向において加圧ローラ２から離れるように傾斜した外側面である下流ガイド面３２ａを有する。下流ガイド部３２は、この定着ニップ部Ｎの出口の直下流の下流ガイド面３２ａにベルト７が接触することで、ベルト７をガイドすることができる。上流ガイド部３３は、Ｘ方向における定着ニップ部Ｎの上流側に隣接して設けられ、定着ニップ部ＮからＸ方向の上流側に行くにつれてＺ方向において加圧ローラ２から離れるように、図２に示す断面が略円弧状とされている。そして、上流ガイド部３３は、Ｘ方向における定着ニップ部Ｎの上流側に隣接して、定着ニップ部ＮからＸ方向の上流側に行くにつれてＺ方向において加圧ローラ２から離れるように傾斜した外側面である上流ガイド面３３ａを有する。上流ガイド部３３は、この定着ニップ部Ｎの入口の直上流の上流ガイド面３３ａにベルト７が接触することで、ベルト７をガイドすることができる。

押圧部材５は、ニップ形成部材３を加圧ローラ２に向けて押圧する。押圧部材５は、ニップ形成部材３を押圧できるように所定の剛性を有する。押圧部材５は、ステンレス、鉄などのような強度の優れた金属を用いて形成することができる。押圧部材５は、ベルト７を介してニップ形成部材３を加圧ローラ２に向けて押圧するように、ニップ形成部材３の内側に挿通される。押圧部材５は、図２に示す断面が、Ｚ方向における加圧ローラ２側が開放された略Ｕ字状（アーチ型）の部材である。押圧部材５は、Ｙ方向に沿って配置される、互いに略平行な押圧部５１の端部が、ニップ形成部材３の内側面に形成された被押圧部３４に当接する。また、押圧部５１は、Ｙ方向における両端部がそれぞれニップ形成部材３の両端部よりも外側に突出して、受け部５２を形成している。そして、この受け部５２が、付勢手段としての加圧部材である加圧バネ（図示せず）によってＺ方向に沿って加圧ローラ２に向けて付勢されることで、押圧部材５はニップ形成部材３を加圧ローラ２に向けて押圧する。

押圧部材５は、次の役割を有する。１つは、ニップ形成部材３及びニップ形成部材３に取り付けられたヒータ４を、Ｘ方向において定着ニップ部Ｎの両側で支持することである。他の１つは、ヒータ４をＺ方向に沿ってベルト７を介して加圧ローラ２に向けて押圧し、Ｙ方向に沿って均一な定着ニップ部Ｎを形成することである。

ベルト支持部材６は、Ｙ方向におけるベルト７の両端部にそれぞれ設けられ、ベルト７を内周面側から支持する。ベルト支持部材６は、ＰＰＳ、液晶ポリマー、フェノール樹脂などの耐熱性及び摺動性を有する樹脂で形成することができる。ベルト支持部材６は、Ｙ方向におけるベルト７の端部の内周面側に挿入され、外周面がベルト７の内周面に接触してベルト７を支持し、ベルト７の回転方向の移動軌跡（周方向の形状）を規制する。ベルト支持部材６については後述して更に詳しく説明する。

なお、本実施例では、ベルト支持部材６は、Ｙ方向におけるベルト７の端部においてベルト７のＹ方向（幅方向）の移動を規制する幅方向規制部材８と一体的に形成されて、フランジ９を構成している。幅方向規制部材８は、Ｙ方向におけるベルト７の外側に配置され、Ｙ方向におけるベルト７の端面に当接して、ベルト７のＹ方向の移動を規制する。フランジ９は、ニップ形成部材３及び押圧部材５を支持すると共に、定着装置Ａの手前側及び奥側の側板（図示せず）に保持されている。

加圧ローラ２は、ベルト７の外周面に接触し、ベルト７を回転させる。加圧ローラ２は、芯金（芯材）２ａ、芯金２ａの外周に設けられた弾性層２ｂと、弾性層２ｂの外周に設けられた離型層２ｃと、を有する。芯金２ａは、Ｙ方向における両端部が、定着装置４の手前側及び奥側の側板（図示せず）に設けられた軸受部材（図示せず）によって回転可能に保持されている。加圧ローラ２は、加熱ユニット２の押圧部材５がＺ方向に沿って加圧ローラ２に向けて付勢されることで弾性層２ｂが弾性変形し、Ｘ方向における所定の幅にわたりベルト７の表面と加圧ローラ２の表面とが接触する定着ニップ部Ｎを形成する。

次に、定着装置Ａによるトナー像の記録材Ｐへの定着処理について説明する。加圧ローラ２は、芯金２ａに装置本体１１０に設けられた駆動手段（駆動源）としてのモータ（図示せず）の駆動力が伝達されることによって、図２中の矢印Ｒ１方向に所定の周速度で回転する。ベルト７は、ニップ形成部材３及びニップ形成部材３に取り付けられたヒータ４と加圧ローラ２とに挟持された状態で、加圧ローラ２が回転駆動されることによって、加圧ローラ２の回転に従動して図２中の矢印Ｒ２方向に回転（周回移動、循環移動）する。ベルト７は、加圧ローラ２の周速度に対応する周速度で回転する。ベルト７は、定着ニップ部Ｎにおいてその内周面がヒータ４に摺接しながら回転する。定着ニップ部Ｎにおけるヒータ４とベルト７との間の摺動摩擦力を低減するために、ヒータ４のベルト７側の側面とベルト７の内周面との間には、耐熱性グリスなどの潤滑剤が介在させられる。装置本体１１０に設けられた制御部のＣＰＵ（図示せず）は、サーミスタなどの温度検知部材を用いてモニタした定着ニップ部Ｎ（すなわち、ヒータ４）の温度を所定の定着温度（目標温度）に維持するように、ヒータ４への給電量を制御する。未定着のトナー像ｔを担持した記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎで加熱ユニット１と加圧ローラ２とに挟持されて搬送される。その搬送過程で、記録材Ｐ（すなわち、記録材Ｐ上のトナー）に、ベルト７の熱と定着ニップ部Ｎの圧力とが印加され、トナー像が記録材Ｐ上に定着（溶融、固着）される。

本実施例の定着装置Ａは、ベルト７の周長の少なくとも一部にテンションが加わらない状態（テンションフリー）で、ベルト７が加圧ローラ２によって回転駆動されるようになっている。つまり、図２に示す断面において、ベルト７は、ニップ形成部材３、ヒータ４及びベルト支持部材６に外嵌させられている。そして、図２に示す断面において、ベルト７の内周長は、ベルト７の内周面側に配置される上記ニップ形成部材３、ヒータ４及びベルト支持部材６で形成される外周長より大きい。

３．分離性向上のための構造
次に、本実施例の定着装置Ａにおける、ベルト７からの記録材Ｐの分離性を向上させるための構造について説明する。

前述のように、定着装置Ａでは、定着処理のためにトナーを溶融させた際に、トナーの付着力によって記録材Ｐとベルト７とが分離しにくくなり、紙詰まり（ジャム）が生じることがある。これに対し、記録材Ｐの搬送方向における定着ニップ部Ｎの下流側に、ベルト７から記録材Ｐを分離させる分離部材を配置することが考えられる。しかし、ベルト７からの記録材Ｐの分離性を高めるために分離部材をベルト７に近づけると、ベルト７と分離部材とが接触し、ベルト７を傷つける可能性がある。そして、ベルト７に傷がつくと、ベルト７の面内で定着性能がバラつくなどして、光沢ムラ（光沢斑）などの定着ムラが発生する可能性がある。そのため、ベルト７からの記録材Ｐの分離性を向上させ、ベルト７から記録材Ｐを分離させる分離部材を用いる必要性又は該分離部材をベルト７に近づける必要性を低減することが求められている。

ここで、図３に示すように、ベルト支持部材６を用いない状態では、ベルト７はニップ形成部材３、ヒータ４及び押圧部材５に余裕を持ってルーズに外嵌される。この状態では、記録材Ｐはベルト７から曲率分離されにくく、上述のようにトナーの付着力によって記録材Ｐとベルト７とが分離されずに紙詰まりが生じる可能性がある。また、この状態では、ベルト７がバタついて記録材Ｐの搬送方向の下流側にふくらんで回転することがあるため、上述のような理由で分離部材をベルト７に近づけて配置することで記録材Ｐのベルト７からの分離性を向上させることには限界がある。

そこで、本実施例では、ベルト支持部材６の形状によって、ベルト７がニップ形成部材３の下流ガイド面３２ａに沿うようにする。これにより、記録材Ｐがベルト７から曲率分離されやすくなり、記録材Ｐのベルト７からの分離性が向上する。以下、更に詳しく説明する。なお、本実施例では、Ｙ方向の両端部にそれぞれ配置されるベルト支持部材６は、同様（Ｙ方向におけるベルト７の中央に対し対称）の構造、形状とされるので、ここでは一方の端部側（奥側）のベルト支持部材６に注目して説明する。なお、本実施例では、ベルト７から記録材Ｐを分離させる分離部材は設けられていない。

図２に示す断面において、Ｘ方向（定着ニップ部Ｎにおける記録材Ｐの搬送方向と略平行な方向）における定着ニップ部Ｎの中央を通り、Ｘ方向と略直交する直線を垂直線Ｖとする。また、垂直線Ｖ上における対向するベルト７の内周面間の中央を中心Ｂとする。また、中心Ｂを通り垂直線Ｖと直交する直線を水平線Ｈとする。また、ベルト７の内周面に囲まれた領域を、垂直線Ｖと水平線Ｈとで４個の領域に区分する（垂直線Ｖ、水平線Ｈは、隣接するいずれの領域にも属するものとする。）。そして、この４個の領域のうち、下流ガイド面３２ａが属する領域を第１領域（ニップ出口領域）Ｅ１とする。また、この４個の領域のうち、中心Ｂを挟んで第１領域Ｅ１と対向する領域（すなわち、第１領域Ｅ１からベルト７の回転方向に２個目の領域）を第２領域（突出部領域）Ｅ２とする。

このとき、ベルト支持部材６は、中心Ｂを挟んで下流ガイド面３２ａと対向する領域に、外周面が下流ガイド面３２ａとは反対側に突出した突出部６１を有する形状とされる。これにより、ベルト７が下流ガイド面３２ａに沿うことが可能となる。つまり、このベルト支持部材６を用いることで、ベルト７の断面形状（回転方向の移動軌跡）は、図２中の破線で示す形状（図３に示す形状）から、図２中の実線で示す形状となり、ベルト７が下流ガイド面３２ａに沿うようになる。

更に説明すると、ベルト支持部材６は、第２領域Ｅ２に、中心Ｂから外周面までの距離ｒがベルト７の回転方向において垂直線Ｖより下流かつ水平線Ｈより上流で極大値をとるように突出した突出部６１を有する形状とされる。換言すると、ベルト支持部材６の外周面は、第２領域Ｅ２において、中心Ｂからベルト７の内周面までの距離がベルト７の回転方向において垂直線Ｖより下流かつ水平線Ｈより上流で極大値をとるようにする形状を有する。更に換言すると、ベルト支持部材６の外周面は、垂直線Ｖに対し非対称の形状を有する。そして、ベルト支持部材６の外周面は、第２領域Ｅ２では、中心Ｂから該外周面までの距離ｒが、ベルト７の回転方向において垂直線Ｖと水平線Ｈとの間で極大値をとるように突出した形状を有する。一方、ベルト支持部材６の外周面は、第１領域Ｅ１と第２領域Ｅ２とに挟まれた領域Ｅ３では略円弧形状とされる。つまり、ベルト支持部材６の外周面は、第１領域Ｅ１と第２領域Ｅ２とに挟まれた領域Ｅ３では、中心Ｂから該外周面までの距離が、水平線Ｈから垂直線Ｖまで略同一の（又は垂直線Ｖ上又は水平線上で極大値をとる）形状を有する。

このとき、ベルト支持部材６を突出させる程度は、ベルト７が下流ガイド面に十分に沿うように設定することができる。この突出させる程度が小さ過ぎると、ベルト７が記録材Ｐの搬送方向の下流側にふくらむなどして、ベルト７からの記録材Ｐの分離性が不十分になる可能性がある。一方、この突出させる程度が大きすぎると定着装置４の大型化につながる。例えば、第２領域Ｅ２における中心Ｂからベルト支持部材６の外周面までの距離ｒの極大値は、第２領域Ｅ２における垂直線Ｖ上又は水平線Ｈ上での該距離ｒのうち大き方に対し５％以上、１５％以下だけ大きいことが好ましい。また、より好ましくは、第２領域Ｅ２における中心Ｂからベルト支持部材６の外周面までの距離ｒの極大値は、第２領域Ｅ２における垂直線Ｖ上又は水平線Ｈ上での該距離ｒのうち大き方に対し８％以上、１０％以下だけ大きくなるようにする。

また、下流ガイド面３２ａは、中心Ｂを中心として、Ｘ方向における定着ニップ部Ｎの下流側の端部である位置Ｄ１から、ベルト７の回転方向に１５度以上下流の位置である位置Ｄ２までの摺接領域Ｄで、ベルト７に摺接することが好ましい。また、より好ましくは、位置Ｄ１から３０度以上下流の位置Ｄ２までの摺接領域Ｄでベルト７に摺接するようにする。なお、位置Ｄ２は、位置Ｄ１から５０度以下、典型的には４０度以下程度下流の位置で十分であることが多い。

また、突出部６１は第２領域Ｅ２にあればよいが、典型的には、第２領域Ｅ２において、摺接領域Ｄの両端部の位置Ｄ１、位置Ｄ２のそれぞれと、中心Ｂと、を通る直線の間で上記距離ｒが極大値をとるように設けられる。

なお、上述のようなベルト支持部材６により達成されるベルト７の断面形状は、定着装置４（ベルト７、加圧ローラ２）が停止している状態で見ることができる。典型的には、定着装置４（ベルト７、加圧ローラ２）が駆動されている状態でも同様の形状が達成されるが、任意の理由により、例えばベルト７が一時的に下流ガイド面３２ａから離間する場合などがあってもよい。

また、図２に示す断面において、下流ガイド面３２ａは、Ｘ方向に対する角度が、２０度以上、６０度以下であることが好ましく、３０度以上、５０度以下であることがより好ましい。この角度が小さ過ぎると、記録材Ｐのベルト７からの分離性が不十分となる可能性がある。一方、この角度が大き過ぎると、ベルト７に対する屈曲による負荷が大きくなり過ぎる可能性がある。また、下流ガイド面３２ａは、直線状でも湾曲（外側に凸）していてもよい。下流ガイド面３２ａが湾曲している場合は、図２に示す断面における下流ガイド面３２ａの接線のＸ方向に対する角度を、上記下流ガイド面３２ａのＸ方向に対する角度と見ればよい。

ここで、本実施例の構成によれば、ベルト支持部材６を突出させる量を抑えながら、効率的にベルト７を下流ガイド面３２ａに沿わせることができる。これに対し、ベルト支持部材６の外周面の形状を、第２領域Ｅ２における中心Ｂから該外周面までの距離ｒが垂直線Ｖ上又は水平線Ｈ上で極大値をとるような形状とすることで、ベルト７を下流ガイド面３２ａに沿うようにすることも考え得る。しかし、この場合は、ベルト７を十分に下流ガイド面３２ａに沿わせるためには、その垂直線Ｖ上又は水平線Ｈ上での上記距離ｒを比較的大きくしなければならず、定着装置Ａの大型化につながる。

また、図５に示すように、垂直線ＶよりもＸ方向の下流側で、ベルト支持部材６の外周面６２がニップ形成部材３の外周面３５よりもＸ方向の下流側に突出している場合、ベルト７はこの突出したベルト支持部材６の外周面６２に支持される。これにより、ベルト７が下流ガイド面３２ａに沿いにくくなる可能性がある。そこで、図２に示すように、ベルト支持部材６は、垂直線ＶよりもＸ方向の下流側では、ベルト支持部材６の外周面６２がニップ形成部材３の外周面３５よりもＸ方向の下流側に突出しない形状とされることが好ましい。これにより、ベルト７を下流ガイド面３２ａに沿わせることが容易となる。

以上説明したように、本実施例によれば、ベルト７からの記録材Ｐの分離性を向上させ、ベルト７から記録材Ｐを分離させる分離部材を用いる必要性又は該分離部材をベルト７に近づける必要性を低減することができる。そのため、分離部材によりベルト７に傷がつくことを抑制することができ、ベルト７に傷がつくことによる定着ムラの発生を抑制することができる。

［その他］
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。

トナー像を担持した記録材を加熱する像加熱装置は、典型的には未定着のトナー像を記録材に定着させる定着装置であるが、例えばトナー像が定着された記録材を再加熱して光沢を制御する装置などであってもよい。

また、上述の実施例では、像加熱装置のベルトの近傍にベルトから記録材を分離するための分離部材を設けなかったが、分離部材を設けてもよい。この場合も、前述のように、本発明によれば、分離部材をベルトに近づける必要性を低減することができる。

１加熱ユニット
２加圧ローラ
３ニップ形成部材
４ヒータ
５押圧部材
６ベルト支持部材
７ベルト
３２ａ下流ガイド面
６１突出部
１００画像形成装置
Ａ定着装置

Claims

回転可能な加圧部材と、
外周面が前記加圧部材に接触し、前記加圧部材の回転に伴って従動して回転する無端状のベルトと、
前記ベルトの内周面側に配置され、前記ベルトと前記加圧部材とが圧接するニップ部を形成するニップ形成部材と、
前記ベルトの内周面側に配置され、前記ベルトを加熱する加熱部材と、
前記加圧部材の回転軸線方向における前記ベルトの端部の内周面側に挿入され、外周面が前記ベルトの内周面に接触して前記ベルトを支持する支持部材と、
を有し、
トナー像を担持した記録材を前記ニップ部で前記ベルトと前記加圧部材とで挟持して搬送しながら加熱する像加熱装置において、
前記ニップ形成部材は、前記ニップ部での記録材の搬送方向における前記ニップ部の下流側に隣接して、前記ニップ部から前記搬送方向の下流側に行くにつれて前記加圧部材から離れるように傾斜したガイド面を有し、
前記加圧部材の回転軸線方向と略直交する断面において、前記搬送方向における前記ニップ部の中央を通り前記搬送方向と略直交する直線を垂直線Ｖ、前記垂直線Ｖ上における対向する前記ベルトの内周面間の中央を中心Ｂ、前記中心Ｂを通り前記垂直線と直交する直線を水平線Ｈ、前記ベルトの内周面に囲まれた領域を前記垂直線Ｖと前記水平線Ｈとで区分した４個の領域のうち前記ガイド面が属する領域を第１領域Ｅ１、前記４個の領域のうち前記中心Ｂを挟んで前記第１領域Ｅ１と対向する領域を第２領域Ｅ２としたとき、前記支持部材は、前記第２領域Ｅ２に、前記中心Ｂから外周面までの距離ｒが前記ベルトの回転方向において前記垂直線Ｖより下流かつ前記水平線Ｈより上流で極大値をとるように突出した突出部を有し、
前記支持部材の前記４個の領域は全て非可動な構造であり、
前記第２領域Ｅ２における前記距離ｒの極大値は、前記第２領域Ｅ２における前記垂直線Ｖ上又は前記水平線Ｈ上での前記距離ｒのうち大きい方に対し５％以上、１５％以下だけ大きく、前記４個の領域の前記第２領域Ｅ２以外の領域には前記垂直線Ｖ上又は前記水平線Ｈ上での前記距離ｒのうち大きい方に対し５％以上、１５％以下だけ大きな突出部がないことを特徴とする像加熱装置。
前記ガイド面は、前記中心Ｂを中心として、前記搬送方向における前記ニップ部の下流側の端部である位置Ｄ１から、前記ベルトの回転方向に１５度以上下流の位置である位置Ｄ２までの摺接領域Ｄで、前記ベルトに摺接することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
前記垂直線Ｖよりも前記搬送方向の下流側において、前記支持部材の外周面は前記ニップ形成部材の外周面よりも前記搬送方向の下流側に突出しないことを特徴とする請求項１又は２に記載の像加熱装置。
前記ニップ部において未定着のトナー像を記録材に定着させる定着装置であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の像加熱装置。
記録材にトナー像を形成する画像形成手段と、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の像加熱装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。