JP2007114415A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した定着性能を有した定着装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】定着ベルト６１０を回動させる定着ロール６１１の両端には、この定着ロール６１１を支持する支持軸７４が設けられている。位置調整部材７２は定着ロール６１１および定着ベルト６１０の両側に設けられている。位置調整部材７２は所定の厚みを有した円板状に形成されるとともに、その半径は、クリアランス７０の分だけ定着ロール６１１の半径よりも大きく形成されている。剥離パッド６４の長さは、定着ロール６１１の長さよりも大きく形成されており、定着ロール６１１の両側に剥離パッド６４が突出した構成となっている。そして、剥離パッド６４のこの突出部８１が位置調整部材７２に当接する構成となっている。
【選択図】図５

Description

本発明は、複写機、プリンタなどの画像形成装置に用いられる定着装置等に関し、より詳しくは回動可能なベルト部材を備えた定着装置等に関する。

画像形成装置に用いられる定着装置としては、例えば、記録紙を加熱する加熱部材が、複数のテンションロールによって張架されたベルト部材（定着ベルト）で構成されたものが存在する。この技術においては、記録紙の表面にはトナー像が担持されているため、定着ベルトの熱によってトナー像が溶融した際にトナー像が接着剤となり、記録紙と定着ベルトとの間に付着力を作用させる。このため、定着ベルト表面から記録紙を剥離する機構を設ける必要がある。

記録紙を定着ベルト表面から剥離する機構としては、従来からニップ部の下流側に定着ベルトに当接して分離爪を配設する構成が用いられている（特許文献１参照）。このような分離爪を用いる場合には、記録紙を定着ベルト側から安定的に剥離するために、分離爪を定着ベルトに当接させて配設する必要がある。しかしながら、このような構成で高速の定着を行うと、記録紙の先端が分離爪に衝突し、用紙がダメージを受けるという問題が発生する。特に記録紙が薄い場合、この問題はより顕著に発生してしまう。この対策として、分離爪をより強く定着ベルトに接触させる方法もあるが、分離爪により定着ベルト表面が摩耗し、ベルトの寿命が短くなってしまう。また、定着ベルト表面に分離爪による磨耗が生じると、定着画像上に定着ベルト表面の磨耗痕に対応した定着ムラが発生して画像品質を低下させる場合もある。

このような問題点に対して、例えば定着ロールと加圧ロールとの圧接部であるニップ部の出口部（最下流部）に対応した位置の定着ベルトの内側に、固定部材を設けた機構が開示されている（例えば、特許文献２および特許文献３参照）。この固定部材は、定着ベルトの曲率を大きく設定するとともに、ベルトの曲率を変化させ記録紙を剥離する。また、剥離爪を用いずに用紙を剥離するため、用紙へのダメージを抑えることが可能となる。

特開平３−１３３８７１号公報(図１等) 特開昭６３−１９３１６８号公報（図２等) 特開２００３−５５６６号公報(図４等)

上記のように固定部材を設ける場合、定着ロールと加圧ロールとが圧接されるニップ部の入口部と、固定部材が配設される出口部との間のニップ中間領域において、定着ベルトは定着ベルトの張力のみによって加圧ロール等に圧接されることとなる。そのために、ニップ中間領域でのニップ圧は、比較的低いものとなる。そして、このような低ニップ圧領域において記録紙やトナーが加熱されると、記録紙中の水分が気化して水蒸気になり、定着ベルトと加圧ロールとの間にエアーギャップ（気泡）が生じることがある。また、同様にトナー中の空気が熱膨張するなどして、定着ベルトと加圧ロールとの間にエアーギャップ（気泡）が生じることがある。

このようなエアーギャップが生じた場合には、ニップ部内に存在する記録紙上のトナーが未だ完全に定着されていない状態にあると、気泡が動き回ることによって未定着トナーが乱され易くなる。その結果、定着画像にムラ等の画像不良が発生し、画像品質の低下を招くという大きな問題が生じる。この画像品質の低下を防止するには、固定部材と定着ロールとをできるだけ近接させて低ニップ圧領域であるニップ中間領域を極力小さいものとする必要がある。しかし、ニップ中間領域が狭すぎると、定着ロールと固定部材とが接触し各々の表面を傷つけてしまうおそれがある。また、ニップ中間領域が広すぎると、低ニップ圧領域が大きくなり定着トナーが乱され易くなる。このため、ニップ中間領域は、適度な一定の大きさで設定されていることが望ましい。

しかしながら、定着装置に設けられている加熱源によりトナー像のみならず、定着ロールについても加熱される。定着速度を略一定としたまま厚紙や薄紙などの厚さの異なる用紙の定着を行おうとする場合、用紙の厚さに対応して定着温度を変化させる必要がある。このように定着温度を変化させた場合、定着温度の変化に応じて定着ロールは膨張、収縮などを起こし、定着ロールと固定部材との間に位置するニップ中間領域の大きさも意図しないものに変化してしまう。このため安定した定着性能を維持できないという問題を有している。

そこで本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、安定した定着性能を有した定着装置および画像形成装置を提供することにある。

かかる目的のもと、本発明が適用される定着装置は、定着ロールと、ヒーターを備えたテンションロールと、定着ロールとテンションロールに張架された定着ベルトと、定着ベルトの外側に配置され定着ベルトを介して定着ロールを押圧する加圧部材と、定着ロールと加圧部材とからなるニップ部よりも下流側において定着ロールに近接して配置され、定着ベルトを介して加圧部材を押圧する剥離部材と、定着ロールの両側に設けられ、定着ロールと剥離部材とのクリアランスを調整するための位置調整部材と、を含むことを特徴としている。

ここで、定着ロールを支持するための支持軸を更に備え、位置調整部材は、支持軸と剥離部材との間に設けられ、熱膨張若しくは熱収縮により剥離部材の位置を変化させクリアランスを調整することを特徴とすることもできる。
また、定着ロールを支持するための支持軸を更に備え、位置調整部材は、支持軸と剥離部材に連結されていることを特徴とすることもできる。
さらに、加圧部材のニップ部における変形量は、定着ロールのニップ部における変形量よりも大きいことを特徴とすることもできる。
また、位置調整部材は、定着ロールと略同一の熱膨張係数を有する材料で構成されたことを特徴とすることもできる。
さらに、剥離部材を、定着ロールに向かって押圧する押圧部材を、更に含むことを特徴とすることもできる。

他の観点から捉えると、本発明が適用される定着装置は、ヒーターと、回動可能に設けられたベルト部材と、ベルト部材を張架するとともに、ヒーターの熱により膨張若しくは収縮する定着ロールと、定着ロールを押圧するように配置され、定着ロールに張架されたベルト部材との間で記録材が通過するニップ部を形成する加圧部材と、定着ロールとの間にクリアランスをおいて配置され、定着ロールと加圧部材との圧接部の下流側近傍でベルト部材を加圧部材に押圧するとともに、ベルト部材を屈曲させてベルト部材から記録材を剥離するための剥離部材と、剥離部材を移動させ、定着ロールと剥離部材とのクリアランスを調整するためのクリアランス調整手段と、を含むことを特徴とすることができる。

さらに、本発明を画像形成装置と捉えた場合、本発明の画像形成装置は、トナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、記録材上に転写されたトナー像を記録材に定着する定着手段と、を含み、定着手段は、ヒーターと、回動可能に設けられたベルト部材と、ベルト部材を張架するとともに、ヒーターの熱により膨張若しくは収縮する定着ロールと、定着ロールを押圧するように配置され、定着ロールに張架されたベルト部材との間で記録材が通過するニップ部を形成する加圧部材と、定着ロールとの間にクリアランスをおいて配置され、定着ロールと加圧部材との圧接部の下流側近傍でベルト部材を加圧部材に押圧するとともに、ベルト部材を屈曲させてベルト部材から記録材を剥離するための剥離部材と、剥離部材を移動させ、定着ロールと剥離部材とのクリアランスを調整するためのクリアランス調整手段と、を含むことを特徴とすることができる。

本発明によれば、安定した定着性能を有した定着装置および画像形成装置を提供することが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。図１に示す画像形成装置は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置である。この画像形成装置には、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋが備えられている。また、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）させる一次転写部１０が備えられている。さらに、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー画像を記録材（記録紙）である用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写部２０が備えられている。また、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置６０が備えられている。さらに、各装置（各部）の動作を制御する制御部４０が備えられている。

本実施の形態において、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋには、次のような電子写真用デバイスが順次配設されている。矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１の周囲に、これらの感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２が設けられている。また、感光体ドラム１１上に静電潜像を書込むレーザ露光器１３（図中露光ビームを符号Ｂｍで示す）が設けられている。さらに、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４が設けられている。また、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６が設けられている。また、感光体ドラム１１上の残留トナーが除去されるドラムクリーナ１７が設けられている。

中間転写ベルト１５は、定速性に優れたモータ（図示せず）により駆動されて中間転写ベルト１５を回動させる駆動ロール３１などの各種ロールによって図１に示す矢印Ｂ方向に所定の速度で循環駆動（回動）されている。
一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に対向して配置される一次転写ロール１６を含んで構成されている。そして、各々の感光体ドラム１１上のトナー像が中間転写ベルト１５に順次、静電吸引され、中間転写ベルト１５上に重畳されたトナー像が形成されるようになっている。
二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像担持面側に配置される二次転写ロール２２と、バックアップロール２５とを含んで構成される。二次転写ロール２２は中間転写ベルト１５を挟んでバックアップロール２５に圧接配置されている。さらに二次転写ロール２２は接地されてバックアップロール２５との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写部２０に搬送される用紙Ｐ上にトナー像を二次転写する。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。図１に示すような画像形成装置では、図示しない画像読取装置（ＩＩＴ）等から画像データが出力される。そして、この画像データは図示しない画像処理装置（ＩＰＳ）により所定の画像処理が施され、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換され、レーザ露光器１３に出力される。

レーザ露光器１３では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの各々の感光体ドラム１１に照射している。各感光体ドラム１１では、帯電器１２によって表面が帯電された後、このレーザ露光器１３によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５とが当接する一次転写部１０において、中間転写ベルト１５上に転写される。

トナー像が中間転写ベルト１５の表面に順次一次転写された後、中間転写ベルト１５は移動してトナー像が二次転写部２０に搬送される。二次転写部２０では、二次転写ロール２２が中間転写ベルト１５を介してバックアップロール２５に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送ロール５２等により搬送された用紙Ｐは、中間転写ベルト１５と二次転写ロール２２との間に挟み込まれる。中間転写ベルト１５上に担持された未定着トナー像は、二次転写部２０において、用紙Ｐ上に一括して静電転写される。

その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、二次転写ロール２２によって中間転写ベルト１５から剥離された状態でそのまま搬送され、二次転写ロール２２の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト５５へと搬送される。搬送ベルト５５では、用紙Ｐを最適な搬送速度で定着装置６０まで搬送する。

次に、本発明が適用される定着装置６０について説明する。
図２は本発明が適用される定着装置６０の概略構成を示す側断面図である。この定着装置６０は、加熱部材の一例としての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部材の一例としての加圧ロール６２とで主要部が構成されている。

定着ベルトモジュール６１は、ベルト部材の一例としての定着ベルト６１０と、定着ベルト６１０を張架しながら回転駆動する定着ロール６１１と、内側から定着ベルト６１０を張架するテンションロール６１２とを備えている。また定着ベルトモジュール６１は、外側から定着ベルト６１０を張架するテンションロール６１３と、定着ロール６１１とテンションロール６１２との間で定着ベルト６１０の姿勢を矯正する姿勢矯正ロール６１４と、を備えている。さらに、定着ベルトモジュール６１は、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２とが圧接する領域であるニップ部Ｎ内の下流側領域であって定着ロール６１１の近傍位置に配置された剥離部材の一例としての剥離パッド６４を備えている。また定着ベルトモジュール６１は、ニップ部Ｎの下流側において定着ベルト６１０を張架するテンションロール６１５を備えている。

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。そして、ポリイミド等からなる厚さ８０μｍ程度のベース層と、ベース層の表面側（外周面側）に積層された厚さ５０μｍ程度のシリコーンゴム等からなる弾性体層と、さらに弾性体層上に被覆された３０μｍ程度のＰＦＡ等からなる離型層とで構成されている。

定着ロール６１１は、図示しない駆動モータからの駆動力を受けて、矢印Ｃ方向に回転する。また、定着ロール６１１の内部には、加熱源としてヒーター６１６ａが配設されている。
テンションロール６１２は、円筒状ロールである。そして、テンションロール６１２の内部には加熱源としてヒーター６１６ｂが配設されている。したがって、テンションロール６１２は、定着ベルト６１０を張架する機能とともに、定着ベルト６１０を内周面側から加熱する機能をも併せ持っている。また、テンションロール６１２の両端部には定着ベルト６１０を外側に押圧するバネ部材（不図示）が配設され、定着ベルト６１０全体に張力を与えている。

テンションロール６１３は、円筒状ロールである。テンションロール６１３の内部には、加熱源としてのヒーター６１６ｃが配設されている。このため、テンションロール６１３は、定着ベルト６１０を張架する機能とともに、定着ベルト６１０を外周面側から加熱する機能をも併せ持っている。したがって、本実施の形態では、定着ロール６１１とテンションロール６１２およびテンションロール６１３とによって定着ベルト６１０が加熱される構成を採用している。

剥離パッド６４は、例えばＳＵＳの金属や樹脂等の剛体で形成された断面が略円弧形状のブロック部材である。そして、剥離パッド６４はこの加圧ロール６２が定着ベルト６１０を介して定着ロール６１１に圧接される領域「ロールニップ部Ｎ１」（後段の図３参照）の下流側近傍位置に配置されている。また剥離パッド６４は、定着ベルト６１０を介して加圧ロール６２を所定の幅領域（例えば、定着ベルト６１０の進行方向に沿って２ｍｍの幅）に亘って所定の荷重（例えば、１０ｋｇｆ）で均一に押圧するように設置されている。そして後段で述べる「剥離パッドニップ部Ｎ２」（後段の図３参照）を形成している。
また、テンションロール６１５は、円柱状ロールである。そして、剥離パッド６４を通過した定着ベルト６１０が定着ロール６１１に向けて円滑に回動するように、剥離パッド６４の定着ベルト６１０進行方向下流側近傍に配置されている。

また、加圧ロール６２は、円柱状ロール６２１を基体としている。そして、基体側から、弾性層６２２と、離型層６２３とが順に積層されてソフトロールを構成している。また、加圧ロール６２は、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。定着ベルトモジュール６１の定着ロール６１１が矢印Ｃ方向へ回転するのに伴い、定着ロール６１１に従動して矢印Ｅ方向に回動する。

続いて、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２とが圧接されたニップ部Ｎについて説明する。
図３は、ニップ部Ｎの近傍領域を表す概略断面図である。図３に示したように、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２とが圧接されたニップ部Ｎが形成されている。このニップ部Ｎには、定着ベルト６１０が定着ロール６１１に巻き付けられた（ラップされた）領域（ラップ領域）内において、加圧ロール６２が定着ベルト６１０の外周面に圧接するように配置されている。この配置により、ロールニップ部（第１ニップ部）Ｎ１が形成されている。

ここで、本実施の形態の定着装置６０では、上述したように、ロールニップ部Ｎ１を形成する一方のロールである定着ロール６１１は、弾性層が被覆されておらず、アルミニウムの芯金（コアロール）の表面に耐熱性樹脂（フッ素樹脂）を被覆して構成されたハードロールである。また、ロールニップ部Ｎ１を形成する他方のロールである加圧ロール６２は、弾性層６２２が被覆されたソフトロールである。
このような定着ロール６１１と加圧ロール６２との構成により、本実施の形態のロールニップ部Ｎ１では、加圧ロール６２の弾性層６２２が変形することでロールニップ部Ｎ１が形成されている。そして、加圧ロール６２側がニップを形成するロール（NIP Forming Pressure Roll）として機能している。すなわち、ロールニップ部Ｎ１では、定着ロール６１１には凹みが殆ど生じず、加圧ロール６２表面のみが大きく凹んだ状態（加圧ロール６２の凹み量＞定着ロール６１１の凹み量）が形成される。このようにして、定着ベルト６１０の進行方向に所定の幅を持ったニップ領域を作り出している。

このように、本実施の形態の定着装置６０では、加圧ロール６２のロールニップ部Ｎ１における変形量を、定着ロール６１１のロールニップ部Ｎ１における変形量よりも大きくしてある。すなわち、ロールニップ部Ｎ１において定着ベルト６１０がラップされている側の定着ロール６１１は殆ど変形せず、円筒形状が維持されている。定着ベルト６１０は定着ロール６１１表面の円周面に沿って回動し、その回動半径に変動が生じることがない。このため、進行速度を一定に維持しながらロールニップ部Ｎ１を通過することができる。これにより、定着ベルト６１０がロールニップ部Ｎ１を通過する際にも、定着ベルト６１０にはシワや歪みが極めて発生し難い。その結果、定着画像に画像乱れが生じることが抑制され、良質の定着画像を安定的に提供することができる。さらに、ロールニップ部Ｎ１の下流側近傍には剥離パッド６４が配設されており、剥離パッド６４は定着ベルト６１０を加圧ロール６２表面に押圧している。それにより、ロールニップ部Ｎ１の下流側には、ロールニップ部Ｎ１に連続して、定着ベルト６１０が加圧ロール６２表面にラップされた剥離パッドニップ部（第２ニップ部）Ｎ２が形成されている。

剥離パッドニップ部Ｎ２を形成する剥離パッド６４は、断面が略円弧形状に形成され、ロールニップ部Ｎ１の下流側近傍にて定着ロール６１１の軸方向に沿って配置されている。そして、剥離パッドニップ部Ｎ２を通過した後の定着ベルト６１０は、剥離パッド６４の側面に倣って回動する。それにより、定着ベルト６１０の進行方向は剥離パッド６４によってテンションロール６１５方向に屈曲するように急激に変化する。そのため、ロールニップ部Ｎ１および剥離パッドニップ部Ｎ２を通過した用紙Ｐは、剥離パッドニップ部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。この結果、用紙Ｐは自身の所謂「コシ」によって定着ベルト６１０から剥離される。このようにして、剥離パッドニップ部Ｎ２の出口部において、用紙Ｐに対する曲率分離が安定的に行われる。なお、定着ベルト６１０から分離された用紙Ｐは、剥離パッドニップ部Ｎ２の下流側に配設された剥離案内板８３により、その進行方向が導かれる。剥離案内板８３により案内された用紙Ｐは、その後、排紙ガイド６５および排紙ロール６６によって機外に排出されて(図２参照)、定着処理が完了する。

ところで、剥離パッド６４を配設することにより、ロールニップ部Ｎ１に連続して剥離パッドニップ部Ｎ２を形成すると、剥離パッドニップ部Ｎ２内の剥離パッド６４が配設された領域（剥離パッド６４と加圧ロール６２との圧接部）Ｎ２Ｔよりもロールニップ部Ｎ１側に境界領域Ｎ２Ｓ（図３参照）が形成される。この境界領域Ｎ２Ｓでは、定着ベルト６１０を定着ロール６１１および加圧ロール６２のいずれにも直接押圧する部材が存在しない。そのため、この境界領域Ｎ２Ｓでは定着ベルト６１０の張力のみによって加圧ロール６２に圧接されることとなり、この境界領域Ｎ２Ｓでのニップ圧（以下、境界領域Ｎ２Ｓでのニップ圧をＰｎとする。）は定着ベルト６１０の張力のみで形成されることとなる。そのため、剥離パッド６４をロールニップ部Ｎ１の下流側端部Ｎ１Ｅ（図３参照）から所定の距離以上に離隔して配設すると、境界領域Ｎ２Ｓのニップ圧Ｐｎは、ロールニップ部Ｎ１のニップ圧と剥離パッド６４が配設された領域Ｎ２Ｔでのニップ圧との狭間となる。このため、ニップ圧Ｐｎが低く落ち込んだ谷間の領域として形成される。そして、境界領域Ｎ２Ｓのニップ圧Ｐｎは、ロールニップ部Ｎ１のニップ圧および剥離パッド６４が配設された領域Ｎ２Ｔのニップ圧よりも相対的に低くなる。

ところで、本実施の形態の定着装置６０による定着プロセスでは、トナー像を担持した用紙Ｐは、ロールニップ部Ｎ１において加熱および加圧されてトナーが溶融圧着される。その際に、ロールニップ部Ｎ１内において熱を受けた用紙Ｐやトナーからは、用紙Ｐ中の水分が気化して水蒸気を発生させたり、トナー中の空気が熱膨張しようとする。ところが、ロールニップ部Ｎ１では高いニップ圧が印加されているため、定着ベルト６１０と加圧ロール６２との間に水蒸気や膨張した空気によるエアーギャップ（気泡）が生じることはない。

しかし、剥離パッドニップ部Ｎ２内のロールニップ部Ｎ１との境界領域Ｎ２Ｓにおけるニップ圧Ｐｎが低い状態に形成されていると、ロールニップ部Ｎ１で抑え込まれていた気泡が境界領域Ｎ２Ｓにおいては抑止できずに発生する可能性がある。そして、気泡が発生した状態で、用紙Ｐが剥離パッド６４の配設されたニップ圧の高い領域Ｎ２Ｔに進入すると、境界領域Ｎ２Ｓにおいて発生した気泡がその高いニップ圧によって用紙Ｐの表面上を動き回ることとなる。そうすると、用紙Ｐ上のトナー像は、ロールニップ部Ｎ１を通過した直後であって、溶融したトナーが未だ完全に固化されていない状態にあるため、気泡が動き回ることによってトナー像が乱される現象が生じる。その結果、定着画像に微小な穴が生じたり、ムラ等の画像不良が発生するという事態を招来することとなる。

そこで、本実施の形態の定着装置６０では、剥離パッド６４は、ロールニップ部Ｎ１の下流側近傍に配設している。このように剥離パッド６４を設置することで、剥離パッドニップ部Ｎ２内におけるロールニップ部Ｎ１と剥離パッド６４が配設された領域Ｎ２Ｔとの間の境界領域Ｎ２Ｓの幅を極力狭く設定することが可能となる。それにより、定着ベルト６１０の張力のみによって加圧ロール６２に圧接される領域が狭くなる。
そのため、境界領域Ｎ２Ｓにおいてニップ圧Ｐｎを高めることができる。この結果、ロールニップ部Ｎ１において高いニップ圧により抑え込まれていた水蒸気や熱膨張しようとする空気は、剥離パッドニップ部Ｎ２を通過するまでの経路で徐々に開放されることとなる。このため、上記したような気泡が動き回る現象の発生を抑制することが可能となり、未だ完全に固化されていない状態のトナー像が乱されることが殆ど無くなり、画像不良が発生するのを抑制することができる。

このような理由により、境界領域Ｎ２Ｓの幅を狭くするため剥離パッド６４と定着ロール６１１とをなるべく接近させておくことが望ましいが、その一方狭くしすぎると、剥離パッド６４が、定着ロール６１１に接触し各々の表面を傷つけてしまうおそれがある。このため、剥離パッド６４と定着ロール６１１とは接近させつつも、その間にはある程度のクリアランス７０を形成しておく必要がある。

しかしながら、定着ロール６１１の膨張若しくは収縮によりクリアランス７０が変化する可能性がある。
近年、高速印刷等のニーズがますます高まってきており、定着速度を低下させずに各種厚さの用紙に対応できる定着装置等が望まれている。定着速度を低下させずに各種厚さの用紙に対応する場合、定着温度を用紙の厚さに合わせ変化させなければならない。例えば厚い用紙の定着を行おうとする場合は、薄い用紙と比較すると熱容量が大きくなる。このため、トナーの溶融に必要な熱量を薄い用紙よりも要し、定着時の温度を薄紙時に比べ高温とする必要がある。よって、薄い用紙の定着から厚い用紙の定着に切り替える場合は、定着ロール６１１等の周辺を加熱しなければならない。逆に、厚い用紙の定着から薄い用紙の定着に切り替える場合は、定着ロール６１１等の周辺の温度を低下させる必要がある。

このように定着ロール６１１が、加熱、冷却という温度変化を受けると膨張若しくは収縮を行うことになる。定着ロール６１１が膨張した場合、剥離パッド６４との間に形成されたクリアランス７０が狭くなり、最悪の場合接触してしまうという可能性がある。一方、定着ロール６１１が収縮した場合、クリアランス７０が拡大するため境界領域Ｎ２Ｓの幅も拡がる結果、上記の画像不良が発生しやすくなる。このため定着ロール６１１が膨張、収縮したとしてもクリアランス７０を調整できれば定着ロール６１１と剥離パッド６４との接触や、画像不良の発生という問題を抑制することができるようになる。

−第１の実施形態−
図４は、第１の実施形態に係る定着装置の概略構成を示す側断面図である。本図では、上述の定着装置６０に加え、剥離パッド６４を移動させクリアランス７０を調整するためのクリアランス調整手段の一例としての位置調整部材７２を設けてある。
詳細は図５において説明するが、位置調整部材７２は、その中心に貫通孔７２ａを備え、この貫通孔７２ａに支持軸７４が挿通されることで、支持軸７４に支持された構成となっている。また、支持軸７４と位置調整部材７２との間にはベアリング７１が設けられており、支持軸７４の回転の影響を受けない構成となっている。

図５は、図４の矢印Ａから見た場合の概略構成図である。位置調整部材７２について図５を用いて詳細に説明する。
定着ベルト６１０を回動させる定着ロール６１１の両側には、この定着ロール６１１を支持する支持軸７４が設けられている。この支持軸７４の両端には筐体７６が設けられており、この筐体７６により支持軸７４は支持された状態となっている。また、支持軸７４の一方の端部には、駆動ギア７５が設けられており、図示しない駆動モータ等の駆動源から駆動力が伝えられ、支持軸７４は回転する。また、この駆動力により定着ロール６１１も回動するような構成となっている。また、支持軸７４と筐体７６との間にはベアリング７１が設けられており、筐体７６とは独立して支持軸７４は回転可能となっている。なお、筐体７６は図４には現れない構成であるため、破線で示している。

一方、位置調整部材７２は定着ロール６１１および定着ベルト６１０の両側に設けられている。位置調整部材７２は所定の厚みを有した円板状に形成されるとともに、その半径は、クリアランス７０の分だけ定着ロール６１１の半径よりも大きく形成されている。また、位置調整部材７２の中心に貫通孔７２ａが形成され、この貫通孔７２ａに上記の支持軸７４が挿通されることで、位置調整部材７２は支持軸７４に支持された形となっている。なお、位置調整部材７２に形成された貫通孔にはベアリング７１が設けられており、支持軸７４の回転に影響を受けない構成となっている。

剥離パッド６４は、定着ロール６１１と所定のクリアランス７０を形成して、支持軸７４と略平行に設けられている。なお、本実施形態において、クリアランス７０は約５００μｍに設定してある。位置調整部材７２は、この剥離パッド６４と支持軸７４との間に位置する関係となっている。また、支持軸７４の軸方向における、剥離パッド６４の長さは、定着ロール６１１の長さよりも大きく形成されており、定着ロール６１１の両側に剥離パッド６４が突出した構成となっている。そして、剥離パッド６４のこの突出部８１が位置調整部材７２に当接する構成となっている。また、後述するがこの突出部８１において剥離パッド６４は押圧部材７３により位置調整部材７２に押圧される構成となっている。

上述のように定着ロール６１１が熱膨張すると、定着ロール６１１は外方に膨らむ形で膨張してくる。このため、定着ロール６１１の外表面が剥離パッド６４に近づいてくる形となる。特に、定着ロール６１１の膨張量が大きかったり、当初のクリアランス７０の設定値が小さい場合においては、定着ロール６１１と剥離パッド６４とが接触してしまうというおそれもある。他方で、定着ロール６１１および定着ベルト６１０の周辺は熱を有しているため、これらに接近して配置された位置調整部材７２も定着ロール６１１や定着ベルト６１０の熱の影響を受けることになる。特に、位置調整部材７２は支持軸７４と接して設けられているため、定着ロール６１１や定着ベルト６１０が有する熱をこの支持軸７４を介して受けるようにもなっている。このため、これらの熱により位置調整部材７２も膨張し、外方へ膨らむように膨張する。この結果、剥離パッド６４はこの位置調整部材７２により定着ロール６１１から離れる方向に押されることになり、クリアランス７０も保たれることになる。この結果、剥離パッド６４と定着ロール６１１との接触という問題を回避可能となる。

さらに、本実施形態では、位置調整部材７２と定着ロール６１１とは略同一の熱膨張係数を有する材料で形成されている。この結果、位置調整部材７２と定着ロール６１１との膨張量を略同一若しくは大差ないものとすることができ、クリアランス７０を略同一若しくは変化の少ないようにすることが可能となる。

次に定着ロール６１１周辺の温度が低下した場合を説明する。厚い用紙の定着から薄い用紙の定着に定着の態様が変化した場合、ハロゲンヒーター６１６ａ（図２参照）等の発熱量を低下等させ、過度に定着ロール６１１等が加温されないように調整される。この場合、定着ロール６１１の周辺温度は低下することになる。この結果、上記とは逆に定着ロール６１１は内方（支持軸７４方向）に収縮することなる。このため、定着ロール６１１の外表面も内方に移動することになるため、クリアランス７０も大きくなる。温度が大きく低下したり、当初のクリアランス７０の設定値が大きかったりした場合、クリアランス７０の大きさもかなり大きくなる可能性があり、画像不良の発生が懸念される。

一方、定着ロール６１１周辺の温度が低下するため、定着ロール６１１に接近して設けられた位置調整部材７２も同様に収縮する。しかしながら、位置調整部材７２と剥離パッド６４とは単に当接して設けられているだけであるため、剥離パッド６４は位置調整部材７２の収縮に追従できず、クリアランス７０が拡がってしまう。そこで、本実施形態では剥離パッド６４の両端の突出部８１において、剥離パッド６４を位置調整部材７２に対して所定の荷重（例えば、１０ｋｇｆ）で押圧するクリアランス調整手段としての押圧部材７３を設けてある。このため、位置調整部材７２が収縮し、その外周面が内方に移動したとしても、剥離パッド６４も位置調整部材７２の収縮に対応して追従していくことができる。この結果、定着ロール６１１とのクリアランス７０も、定着ロール６１１周辺の温度低下に伴って大きく拡がることがない。このため、クリアランス７０の拡大の伴う画像不良の発生を抑制することが可能となる。なお、押圧部材７３の一例としては、ばね部材が挙げられる。

なお、剥離パッド６４は定着ベルト６１０により内方に押圧されている形となっているため、この定着ベルト６１０によっても剥離パッド６４を位置調整部材７２の収縮に追従させることはできる。
しかしながら、定着ベルト６１０から剥離パッド６４にかかる荷重が不安定であるという問題がある。また、剥離パッド６４を位置調整部材７２に強く押し付けようとすると、結果として、定着ベルト６１０の張架力も上昇するため、例えば、剥離パッド６４と定着ベルト６１０との摩擦力が大きくなり、定着ベルト６１０が回りにくくなる。また、定着ベルト６１０と剥離パッド６４との摺動により定着ベルト６１０の摩耗粉が発生し、この摩耗粉が剥離パッド６４と定着ベルト６１０との間に入り込むと、剥離パッド６４から定着ベルト６１０への押付力が不均一となり、定着不良を起こす可能性もある。
このため、押圧部材７３を設けることで、このような問題を生じさせることなく、また、ベルトの張架力とは関係なく、剥離パッド６４の位置調整部材７２への追従をより確実なものにすることができる。

また、本実施形態では、上述のとおり位置調整部材７２と定着ロール６１１とは略同一の熱膨張係数を有する材料で形成されている。この結果、位置調整部材７２と定着ロール６１１との収縮量を略同一若しくは大差ないものとすることができ、クリアランス７０を略同一若しくは変化の少ないようにすることが可能となる。
なお、本実施形態においては、位置調整部材７２にアルミニウムを、定着ロール６１１にアルミニウムを用いている。

−第２の実施形態−
図６は、第２の実施形態に係る定着装置の概略構成を示す側断面図である。本図では、位置調整部材７２の変形例を示している。
第１の実施形態と同様に位置調整部材７２を定着ロール６１１および定着ベルト６１０の両側に設けてある。本図で示す位置調整部材７２は、支持軸７４の周囲にベアリング７１を介して配置される本体７２１と、本体７２１と剥離パッド６４との間に位置する棒状の支持腕７２２の２つの構成要素から形成されている。本体７２１と支持腕７２２とは一部品で形成されており、支持腕７２２と剥離パッド６４とは溶接等により固着して設けられている。この結果、位置調整部材７２は、支持軸７４と剥離パッド６４とに連結した構成となっている。

第１の実施形態においては、位置調整部材７２と剥離パッド６４とは別部品で形成され、単に当接しているだけの形態となっていたため、位置調整部材７２の収縮に剥離パッド６４を確実に追従させるため、別途押圧部材７３を設けていた。しかし、本実施形態においては、支持腕７２２と剥離パッド６４とを固着し連結してあるため、押圧部材７３を省略することが可能となる。
また、本実施形態においても位置調整部材７２と定着ロール６１１とは略同一の熱膨張係数を有する材料で形成されている。具体的には、位置調整部材７２には、アルミニウムを、定着ロール６１１には、アルミニウムを用いている。この結果、位置調整部材７２と定着ロール６１１との膨張量若しくは収縮量を略同一若しくは大差ないものとすることができ、クリアランスを略同一若しくは変化の少ないようにすることが可能となる。
なお、本図で示した位置調整部材７２の支持軸７４の長手方向に関する配置位置については、図４、図５で示した第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。

本発明が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。 本発明が適用される定着装置の概略構成を示す側断面図である。 ニップ部の近傍領域を表す概略断面図である。 第１の実施形態に係る定着装置の概略構成を示す側断面図である。 図４のＡから見た場合の定着装置の概略構成図である。 第２の実施形態に係る定着装置の概略構成を示す側断面図である。

符号の説明

１５…中間転写ベルト、１６…一次転写ロール、２０…二次転写部、２２…二次転写ロール、６０…定着装置、６１…定着ベルトモジュール、６１０…定着ベルト、６１１…定着ロール、６１２,６１３，６１５…テンションロール、６１６ａ,６１６ｂ,６１６ｃ…ヒーター、６２…加圧ロール、６４…剥離パッド、７０…クリアランス、７２…位置調整部材（クリアランス調整手段の一例）、７３…押圧部材（クリアランス調整手段の一例）、７４…支持軸

Claims (8)

1. 定着ロールと、
   ヒーターを備えたテンションロールと、
   前記定着ロールと前記テンションロールに張架された定着ベルトと、
   前記定着ベルトの外側に配置され当該定着ベルトを介して前記定着ロールを押圧する加圧部材と、
   前記定着ロールと前記加圧部材とからなるニップ部よりも下流側において当該定着ロールに近接して配置され、前記定着ベルトを介して当該加圧部材を押圧する剥離部材と、
   前記定着ロールの両側に設けられ、当該定着ロールと前記剥離部材とのクリアランスを調整するための位置調整部材と、
   を含む定着装置。
2. 前記定着ロールを支持するための支持軸を更に備え、
   前記位置調整部材は、前記支持軸と前記剥離部材との間に設けられ、熱膨張若しくは熱収縮により当該剥離部材の位置を変化させ前記クリアランスを調整することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記定着ロールを支持するための支持軸を更に備え、
   前記位置調整部材は、前記支持軸と前記剥離部材に連結されていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
4. 前記加圧部材の前記ニップ部における変形量は、前記定着ロールの前記ニップ部における変形量よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
5. 前記位置調整部材は、前記定着ロールと略同一の熱膨張係数を有する材料で構成されたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
6. 前記剥離部材を、前記定着ロールに向かって押圧する押圧部材を、更に含む請求項１記載の定着装置。
7. 記録材上に転写されたトナー像を当該記録材に定着する定着装置であって、
   ヒーターと、
   回動可能に設けられたベルト部材と、
   前記ベルト部材を張架するとともに、前記ヒーターの熱により膨張若しくは収縮する定着ロールと、
   前記定着ロールを押圧するように配置され、当該定着ロールに張架された前記ベルト部材との間で記録材が通過するニップ部を形成する加圧部材と、
   前記定着ロールとの間にクリアランスをおいて配置され、当該定着ロールと前記加圧部材との圧接部の下流側近傍で前記ベルト部材を当該加圧部材に押圧するとともに、当該ベルト部材を屈曲させて当該ベルト部材から記録材を剥離するための剥離部材と、
   前記剥離部材を移動させ、前記定着ロールと当該剥離部材との前記クリアランスを調整するためのクリアランス調整手段と、
   を含む定着装置。
8. トナー像を形成するトナー像形成手段と、
   前記トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、
   前記記録材上に転写されたトナー像を当該記録材に定着する定着手段と、を含み、
   前記定着手段は、
   ヒーターと、
   回動可能に設けられたベルト部材と、
   前記ベルト部材を張架するとともに、前記ヒーターの熱により膨張若しくは収縮する定着ロールと、
   前記定着ロールを押圧するように配置され、当該定着ロールに張架された前記ベルト部材との間で記録材が通過するニップ部を形成する加圧部材と、
   前記定着ロールとの間にクリアランスをおいて配置され、当該定着ロールと前記加圧部材との圧接部の下流側近傍で前記ベルト部材を当該加圧部材に押圧するとともに、当該ベルト部材を屈曲させて当該ベルト部材から記録材を剥離するための剥離部材と、
   前記剥離部材を移動させ、前記定着ロールと当該剥離部材との前記クリアランスを調整するためのクリアランス調整手段と、
   を含む画像形成装置。

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