JP2013186300A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ベルトから記録媒体を確実に分離でき、定着ベルトの耐久性の低下を抑制し、加圧ローラの駆動トルクを低減できる定着装置および画像形成装置を提供すること。
【解決手段】定着ベルト２１を支持する支持部材４１は、第１支持部４１ｂと、第２支持部４１ｄとを有する。第１支持部４１ｂの外周面と、ニップ形成部材２２からなる第１ベルト移動経路の周長は、定着ベルト２１に張力が作用するように、定着ベルト２１の内周面２１ａの周長に比べて僅かに短く形成してある。第２支持部４１ｄの外周面と、ニップ形成部材２２とからなる第２ベルト移動経路の周長は、定着ベルト２１の張力が緩和されるように、第１ベルト移動経路の周長に比べて短く形成してある。
【選択図】図５

Description

本発明は、無端状の定着ベルトを有する定着装置およびこの定着装置を備える電子写真方式や静電記録方式などを利用したファクシミリ、プリンタ、複写機またはそれらの複合機などの画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機、プリンタなどの画像形成装置として、電子写真方式を利用した画像形成装置が種々開発されており公知技術となっている。その画像形成プロセスは、像担持体である感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、感光ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナーなどによって現像して可視像化し、現像された画像を転写装置により転写紙などの記録媒体に転写して画像を担持させ、圧力や熱などを用いる定着装置によって記録媒体上のトナー像を定着する過程により成立している。

この定着装置では、対向するベルトやローラの組み合わせにより構成された定着ベルトおよび加圧ローラが、互いに接して定着ニップ部を形成するように配置されており、このニップ部に記録媒体を挟み込み、熱および圧力を加えて前述したトナー像を記録媒体上に定着するようになっている。

定着装置の一例として、無端状の定着ベルトと、定着ベルトを内周側から支持する筒状の金属熱伝導体と、金属熱伝導体の内部に設けたヒータと、加圧ローラとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この定着装置では、加圧ローラを金属熱伝導体側に押し付けると、加圧ローラと定着ベルトとの間に定着ニップ部が形成されるようになっており、ニップ部が形成された状態で、駆動装置によって加圧ローラを回転させると、加圧ローラに連れ回されて定着ベルトが回転するようになっている。また、ヒータを作動させると、金属熱伝導体を介して定着ベルトが加熱されるようになっている。

したがって、定着ベルトが加熱され、かつ加圧ローラおよび定着ベルトが回転している状態で、未定着のトナー画像が形成担持されている記録媒体を、前述した定着ニップ部に導入すると、記録媒体上のトナー画像は、熱と圧力とを受けて記録媒体上に定着されることになる。

上述した定着装置では、定着ベルトの周長と、金属熱伝導体の周長との差が大きいと、定着ニップ部の出口側において、定着ベルト作用する張力が不足する。このため、定着ニップ部においてトナー画像が定着された記録媒体が、定着ニップ部の出口側へ送り出される際に、定着ベルトから分離し難くなることがある。これに対して、定着ベルトの周長と、金属熱伝導体の周長との差を小さくするとともに、定着ニップ部の出口側において定着ベルトの曲率が大きくなるようにすれば、定着ベルトから記録媒体を確実に分離できるはずである。

しかしながら、このような手立てを採ると、定着ベルトが回転する際の抵抗が大きくなり、定着ベルトを連れ回りさせる加圧ローラの駆動トルクが増大してしまう。また、定着ベルトは大きな曲率で繰り返し屈曲するため、内部歪み量の増大により、定着ベルトの耐久性が低下してしまうことが懸念される。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、定着ベルトから記録媒体を確実に分離でき、定着ベルトの耐久性の低下を抑制しつつ、加圧ローラの駆動トルクを低減させることが可能な定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る定着装置は、上記目的を達成するため、可撓性を有する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの径方向外側に配置され、前記定着ベルトを径方向内側に向けて押し付ける加圧ローラと、前記定着ベルトの径方向内側に配置され、前記加圧ローラの押し付けにより前記定着ベルトを介して前記加圧ローラに接し、記録媒体に現像材を定着させるための定着ニップ部を形成するニップ形成部材と、前記定着ベルトの両端部に配置され、前記定着ベルトの内周面に接して前記定着ベルトを回転可能に支持する支持部材と、前記支持部材を、前記定着ベルトの軸方向へ移動させる移動手段と、前記定着ニップの出口側に配置され、前記記録媒体の先端が通過した際に信号を出力する第１検出器と、前記定着ニップの出口側に配置されて、前記第１検出器よりも前記記録媒体の移動方向下流側に位置し、前記記録媒体の先端が通過した際に信号を出力する第２検出器と、前記両検出器からの信号に基づき、移動手段を作動させる制御手段とを備え、前記支持部材は、定着ベルトの軸方向に並ぶ第１支持部と、第２支持部とを有し、前記第１支持部の外周面と前記ニップ形成部材とからなる第１ベルト移動経路の周長に比べて、前記第２支持部の外周面と前記ニップ形成部材とからなる第２ベルト移動経路の周長は、短く形成されている。

本発明によれば、定着ベルトから記録媒体を確実に分離でき、定着ベルトの耐久性の低下を抑制しつつ、加圧ローラの駆動トルクを低減させることが可能な定着装置および画像形成装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る定着装置を搭載した画像形成装置を示す概略の構成図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の一部断面図である。 本発明の実施形態に係る定着装置を構成する定着ベルトの（ａ）斜視図と（ｂ）側面図である。 本発明の実施形態に係る定着装置を構成する支持部材の斜視図である。 本発明の実施形態に係る定着装置において支持部材を含む一部断面図である。 本発明の実施形態に係る定着装置において（ａ）定着ベルトの内周面が第１支持部に接した状態を示す概略の構成図と（ｂ）定着ベルトの内周面がテーパ部に接した状態を示す概略の構成図である。 本発明の実施形態に係る定着装置を搭載した画像形成装置に付帯するコントローラなどを示す概略の構成図である。 本発明の実施形態の変形例に係る定着装置の一部断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
まず、図１を参照して本発明の実施の形態に係る画像形成装置１について説明する。
図１に示すように、画像形成装置１は、タンデム型カラープリンタである。画像形成装置１の内部上方にあるボトル収容部１０１には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋが着脱自在に設置されている。このため、これらの４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋは、ユーザなどによって交換自在になっている。なお、本発明の実施の形態に係る定着装置２０（図２〜図６参照）は、ファクシミリ、複写機、これらの複合機のいずれにも適用可能である。

ボトル収容部１０１の下方には中間転写ユニット８５が配設されている。その中間転写ユニット８５の中間転写ベルト７８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが並設されている。

各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋには、それぞれ、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配設されている。また、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの周囲には、それぞれ、帯電部７５、現像部７６、クリーニング部７７、図示していない除電部などが配設されている。そして、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われて、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に各色の画像が形成されることになる。

感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、図示していない駆動モータにより、図１において時計方向に回転駆動される。そして、帯電部７５の位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面が一様に帯電される（帯電工程である。）。その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、露光部３から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される（露光工程である。）。

その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、現像部７６との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される（現像工程である。）。その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、中間転写ベルト７８および１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト７８上に転写される（第１転写工程である。）。このとき、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。

その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、クリーニング部７７との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に残存した未転写トナーがクリーニング部７７のクリーニングブレードによって機械的に回収される（クリーニング工程である。）。
最後に、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、図示していない除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の残留電位が除去される。こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上で行われる一連の作像プロセスが完了する。

その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト７８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト７８上にカラー画像が形成される。ここで、中間転写ユニット８５は、中間転写ベルト７８、４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ、２次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３、テンションローラ８４、中間転写クリーニング部８０、などで構成される。中間転写ベルト７８は、３つのローラ８２〜８４によって張架および支持されるとともに、１つのローラ８２の回転駆動によって、図１において矢印方向に無端移動される。

４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト７８を感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。そして、中間転写ベルト７８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写される。

その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト７８は、２次転写ローラ８９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ８２が、２次転写ローラ８９との間に中間転写ベルト７８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト７８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト７８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。その後、中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト７８上の未転写トナーが回収される。こうして、中間転写ベルト７８上で行われる一連の転写プロセスが完了する。

ここで、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐは、画像形成装置１の内部下方に配設された給紙部１２から、給紙ローラ９７やレジストローラ対９８などを経由して搬送されたものである。詳しくは、給紙部１２には、転写紙などの記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ９７が、図１において反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対９８のローラ間に向けて給送される。

レジストローラ対９８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対９８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト７８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対９８が回転駆動されて、記録媒体Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。

その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ベルト２１および加圧ローラ３１による熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対９９のローラ間を経て、画像形成装置１の外部へと排出される。排紙ローラ対９９によって画像形成装置１の外部に排出された記録媒体Ｐは、出力画像として、スタック部１００上に順次スタックされる。こうして、画像形成装置１における一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、本実施の形態に係る定着装置２０の構成について説明する。
図２〜図６に示すように、定着装置２０は、定着ベルト２１、ニップ形成部材２２、保持ステー２３、ヒータ２４、温度センサ２５、加圧ローラ３１、支持部材４１、側板５１、および移動手段６１とを備えている。

定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状ベルトであり、図２、図５における矢印Ａ方向に回転する。定着ベルト２１は、後述するニップ形成部材２２と向き合う内周面２１ａ側から外方へ向けて、基材層、弾性層、離型層が順次積層され、全体の厚さが１ｍｍ以下となるよう形成されている。

定着ベルト２１の基材層は、層厚が２５〜３５μｍであって、ニッケル、ステンレスなどの金属材料やポリイミドなどの樹脂材料により形成されている。
定着ベルト２１の弾性層は、層厚が１００〜３００μｍであって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴムあるいはフッ素ゴムなどのゴム材料で形成されている。この弾性層を設けることで、後述する定着ニップ部Ｎにおける定着ベルト２１の表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体Ｐ上のトナーＴ（トナー像）に均一に熱が伝わりユズ肌画像の発生が抑止されるようになっている。

定着ベルト２１の離型層は、層厚が１０〜５０μｍであって、ＰＦＡ（４フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）、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）、などの材料により形成されている。この離型層を設けることで、トナーＴ（トナー像）に対する離型性（剥離性）が担保されるようになっている。

定着ベルト２１の直径は１５〜１２０ｍｍに設定されると好適である。本実施の形態においては、定着ベルト２１の直径は３０ｍｍ程度に設定されている。
また、定着ベルト２１は、ニッケルやＳＵＳなどの金属材料やポリイミドなどの樹脂材料を用いたフィルムでもよい。

定着ベルト２１の内方には、図２、図５に示すように、ニップ形成部材２２、保持ステー２３、ヒータ２４が配置されている。

ニップ形成部材２２は、定着ベルト２１の軸方向に平行に延び、定着ベルト２１と略同じ長さを有している。このニップ形成部材２２は、少なくとも定着ベルト２１における内周面２１ａに向き合う部分が、ＬＣＰ（液晶ポリマー）やＰＡＩ（ポリアミドイミド樹脂）やＰＩ（ポリイミド樹脂）などの耐熱性を有する樹脂材料により形成されている。また、ニップ形成部材２２において、定着ベルト２１における内周面２１ａに向き合う面は、後述する加圧ローラ３１の外周面３１ａの外周面の曲率に沿った半径が２５〜１２０ｍｍの凹湾曲面２２ａとなっている。

保持ステー２３は、定着ベルト２１の軸方向に平行に延び、ニップ形成部材２２と略同じ長さを有している。この保持ステー２３は、ステンレス鋼などの機械的強度が高い金属材料で形成されている。また、保持ステー２３における定着ベルト２１の軸方向両端部は、側板５１（図６参照）に支持されている。保持ステー２３には、ニップ形成部材２２が装着されており、ニップ形成部材２２における凹湾曲面２２ａが定着ベルト２１における内周面２１ａに接して、定着ベルト２１を保持するようになっている。

ヒータ２４には、図示していない電源部から電力が供給され、定着ベルト２１を加熱するようになっている。さらに、保持ステー２３は、ヒータ２４の輻射熱などで加熱されることを防止するために、表面に断熱もしくは鏡面処理が施されており、保持ステー２３が加熱されることに起因した無駄なエネルギー消費を抑制するようになっている。

温度センサ２５は、図２に示すように、定着ベルト２１の外周面２１ｂに向き合うように設置されており、公知のサーミスタなどにより構成されている。この温度センサ２５は、定着ベルト２１の長手方向の中央領域に位置している。

加圧ローラ３１は、図２、図５に示すように、定着ベルト２１の軸方向に平行に延び、定着ベルト２１と略同じ長さを有している。この加圧ローラ３１は、外周面３１ａが、定着ベルト２１においてニップ形成部材２２により保持されている部分の外周面２１ｂに接するように配置されており、加圧ローラ３１と定着ベルト２１との間に定着ニップ部Ｎが形成されるようになっている。

本実施の形態における加圧ローラ３１は、直径が３０ｍｍに設定されており、中空構造の芯金３２上に弾性層３３が形成されている。この弾性層３３は、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの材料により形成されている。なお、加圧ローラ３１は、弾性層３３の表層に、前述した定着ベルト２１と同様なＰＦＡ、ＰＴＦＥなどからなる薄肉の離型層を設けていてもよい。

加圧ローラ３１は、図示していないスプリングなどにより定着ベルト２１側に向けて押し付けられるとともに、図示していない駆動機構により、図２、図５における矢印Ｂ方向に回転駆動されるようになっている。また、加圧ローラ３１の軸方向両端部は、側板５１（図６参照）にベアリングを介して回転自在に支持されている。

これにより、定着ベルト２１は、加圧ローラ３１における外周面３１ａとニップ形成部材２２における凹湾曲面２２ａとの間に挟まれ、そして、加圧ローラ３１を、図２、図５おける矢印Ｂ方向へ回転させると、加圧ローラ３１に連れ回されて定着ベルト２１が、図２、図５おける矢印Ａ方向に回転するようになっている。このとき、定着ニップ部Ｎの入口側、すなわち、図２、図５における定着ニップ部Ｎの下側では、定着ベルト２１に張力が作用して、定着ニップ部Ｎに記録媒体Ｐが案内されるようになる。

したがって、定着ベルト２１が加熱され、かつ加圧ローラ３１および定着ベルト２１が回転している状態で、未定着のトナーＴ（トナー像）が形成担持されている記録媒体Ｐを、定着ニップ部Ｎに導入すると、記録媒体Ｐ上のトナーＴは、熱と圧力とを受けて記録媒体Ｐ上に定着されることになる。さらに、定着ニップ部Ｎの出口側には、図示されていない分離板が設けられおり、この分離板によって、定着ニップ部Ｎから送出される記録媒体Ｐが案内されるようになっている。

支持部材４１は、定着ベルト２１の軸方向両端部と、側板５１との間に配置され（図６参照）、定着ベルト２１の軸方向および周方向の位置を規制するとともに、定着ベルト２１を周方向に移動可能に支持する役割を担っている。支持部材４１は、図４〜図６に示すように、フランジ４１ａと、第１支持部４１ｂと、テーパ部４１ｃと、第２支持部４１ｄとを有している。

フランジ４１ａには、保持ステー２３の軸方向端部が収容される開口４１ｅが形成されている。第１支持部４１ｂ、テーパ部４１ｃおよび第２支持部４１ｄは、定着ベルト２１における軸方向に見ると、略Ｃ字状に形成されており（図４参照）、これら第１支持部４１ｂ、テーパ部４１ｃおよび第２支持部４１ｄにおけるＣ字状開口部には、ニップ形成部材２２が嵌まり込んでいる（図５参照）。

第１支持部４１ｂは、フランジ４１ａから定着ベルト２１の軸方向に向けて突出し、テーパ部４１ｃは、第１支持部４１ｂから定着ベルト２１の軸方向に向けて突出し、第２支持部４１ｄは、テーパ部４１ｃから定着ベルト２１の軸方向に向けて突出している。支持部材４１は、定着ベルト２１からの熱を遮断するために、例えば、ＰＰＳ（ポニフェニレンサルァイド）などの熱伝導率の低い樹脂材料によって形成することが望ましい。また、定着ベルト２１の内周面２１ａが、第１支持部４１ｂ、テーパ部４１ｃおよび第２支持部４１ｄの外周面を摺動するので、摺動性樹脂材料を用いるようにしてもよい。

支持部材４１における第１支持部４１ｂの外周面は、ニップ形成部材２２の凹湾曲面２２ａとともに、第１ベルト移動経路を構成している。この第１支持部４１ｂの外周面を含む第１ベルト移動経路の周長は、定着ベルト２１の内周面２１ａの周長との差が小さく（例えば、０．５ｍｍ未満）なるように形成されている。また、第１支持部４１ｂの定着ニップ部Ｎの出口側の端部における断面形状は、他の部分と比べて曲率が大きくなるように、半径を、例えば、５〜１０ｍｍ程度としてあり、記録媒体Ｐが、定着ベルト２１から分離しやすくなるようにしている。

支持部材４１におけるテーパ部４１ｃおよび第２支持部４１ｄの外周面は、ニップ形成部材２２の凹湾曲面２２ａとともに、第２ベルト移動経路を構成している。この第２支持部４１ｄの外周面を含む第２ベルト移動経路の周長は、前述した第１ベルト移動経路よりも短く、定着ベルト２１の内周面２１ａとの差が大きく（例えば、０．５ｍｍ以上）なるように形成されている。また、第２支持部４１ｄの外周面は、テーパ部４１ｃの外周面を介して第１支持部４１ｂの外周面に連なっている。

移動手段６１は、ガイドロッド６２と、アクチュエータ６３とを含んで構成されている。ガイドロッド６２は、定着ベルト２１の軸方向に延びて、一端部が側板５１に固定されている。このガイドロッド６２は、支持部材４１におけるフランジ４１ａを貫通しており、ガイドロッド６２に沿って支持部材４１が、定着ベルト２１の端部に近接離反する方向に案内されるようになっている。

アクチュエータ６３は、ハウジング６４と、ロッド６５とを有している。ハウジング６４は、側板５１に固定されている。ロッド６５は、定着ベルト２１の軸方向に延び、かつ図示されていないステッピングモータにより、ハウジング６４から無段階的に出入りし得るようになっている。さらに、ロッド６５の先端部は、支持部材４１におけるフランジ４１ａに固定されており、ロッド６５の移動に追従して支持部材４１が移動するようになっている。

すなわち、アクチュエータ６３のロッド６５を、図６（ａ）に示すように、定着ベルト２１の端部へ近づく方向に移動させると、第１支持部４１ｂの外周面を含む第１移動経路が定着ベルト２１の内周面２１ａに接し得る位置へ、支持部材４１が移動する。よって、定着ニップ部Ｎの出口側における定着ベルト２１の曲率が大きくなる。

また、アクチュエータ６３のロッド６５を、図６（ｂ）に示すように、定着ベルト２１の端部から離れる方向に移動させると、テーパ部４１ｃおよび第２支持部４１ｄの外周面を含む第２移動経路が定着ベルト２１の内周面２１ａに接し得る位置へ、支持部材４１が移動する。よって、定着ニップ部Ｎの出口側における定着ベルト２１の曲率が小さくなる。

さらに、前述した画像形成装置１は、図７に示すように、コントローラ２００と、第１検出器２０１と、第２検出器２０２と、湿度センサ２０３と、作像部２０４と、操作パネル２０５とを有している。

第１検出器２０１は、定着ニップＮ（図２、図５参照）の出口側に配置され、記録媒体Ｐの先端が、図示されていない分離板の先端部を通過する前に、コントローラ２００に対して信号を出力するように構成されている。第２検出器２０２は、第１検出器２０１よりも記録媒体Ｐの移動方向下流側に位置するように、定着ニップＮの出口側に配置され、記録媒体Ｐの先端が、前述した分離板の先端部を通過した後に、コントローラ２００に対して信号を出力するように構成されている。

湿度センサ２０３は、画像形成装置１の内部の湿度を検出し、コントローラ２００に対して、画像形成装置１の内部の湿度に応じた信号を出力するように構成されている。作像部２０４は、記録媒体Ｐに担持させるトナーＴの量を設定し、コントローラ２００に対して、記録媒体Ｐに担持させるトナーＴの量に応じた信号を出力するように構成されている。操作パネル２０５は、画像形成装置１を利用するユーザにより設定された記録媒体Ｐの厚さに応じた信号や、記録媒体Ｐの先端から画像形成位置までの余白に応じた信号を、コントローラ２００に対して出力ように構成されている。レーザ外形測定器２０６は、定着ニップ部Ｎの出口側における定着ベルト２１の曲率を検出し、コントローラ２００に対して定着ベルト２１の曲率に応じた信号を出力するように構成されている。

コントローラ２００は、第１検出器２０１、第２検出器２０２、湿度センサ２０３、作像部２０４、操作パネル２０５およびレーザ外形測定器２０６からの各信号に基づき、移動手段６１におけるアクチュエータ６３を作動させるように構成されている。

次に、定着装置２０の作動について説明する。
定着ニップ部Ｎから記録媒体Ｐが送出されると、記録媒体Ｐの先端が前述した分離板の先端部を通過する前に、図７に示す第１検出器２０１からコントローラ２００に信号が出力される。そして、コントローラ２００は、アクチュエータ６３を作動させ、図４〜図６に示す支持部材４１を、第１支持部４１ｂの外周面を含む第１移動経路が定着ベルト２１の内周面２１ａに接し得る位置へ移動させる。定着ベルト２１の内周面２１ａが第１支持部４１ｂの外周面に接した状態で、定着ベルト２１が第１支持部４１ｂの外周面に沿って回転した場合には、定着ニップ部Ｎの出口側、すなわち、図５における定着ニップ部Ｎの上側において、定着ベルト２１に大きな張力が作用する。また、第１支持部４１ｂの定着ニップ部Ｎの出口側の端部における断面形状は、他の部分と比べて曲率が大きくなるようにしてあるので、定着ニップ部Ｎの出口側における定着ベルト２１の曲率が大きくなり、定着ベルト２１から記録媒体Ｐを確実に分離させることができる。

さらに、記録媒体Ｐの先端が前述した分離板の先端部を通過した後に、図７に示す第２検出器２０２からコントローラ２００に信号が出力される。そして、コントローラ２００は、アクチュエータ６３を作動させ、図４〜図６に示す支持部材４１を、テーパ部４１ｃおよび第２支持部４１ｄの外周面を含む第２移動経路が定着ベルト２１の内周面２１ａに接し得る位置へ移動させる。このとき、定着ベルト２１は、基材層を形成している材料の弾性で元の円筒形状に戻るようになる。よって、定着ニップ部Ｎの出口側における定着ベルト２１の曲率が小さくなり、定着ベルト２１に作用する張力が緩和され、定着ベルト２１の耐久性の低下を抑制をしつつ、加圧ローラ３１の駆動トルクを低減させることができる。さらに、定着ベルト２１がテーパ部４１ｃまたは第２支持部４１ｄに支持されて回転しているときは、定着ベルト２１に内部歪みが生じない。

このように、支持部材４１は、定着ベルト２１の内周面２１ａに対して、互いに周長差が異なる第１、第２移動経路を形成する第１支持部４１ｂおよび第２支持部４１ｄを有しているので、定着ベルト２１の内周面２１ａに、第１支持部４１ｂの外周面を接しさせるか、あるいは定着ベルト２１の内周面２１ａに、第２支持部４１ｄの外周面を接しさせるかによって、定着ベルト２１に作用する張力を変えることができる。

定着ベルト２１が第１支持部４１ｂの外周面に沿って回転していると、定着ニップ部Ｎの出口側における定着ベルト２１の曲率が大きくなり、定着ベルト２１からの記録媒体Ｐの分離性は向上するが、定着ベルト２１は大きな曲率で繰り返し屈曲するため、内部歪み量の増大により、定着ベルト２１の耐久性が低下してしまうことが懸念される。実験によると、定着ベルト２１の基材層をステンレスにより形成し、層厚を４０μｍとした場合、内部歪みを０．４％から０．３％にすることで、繰り返し屈曲による耐久性は、約３倍上がることが分かった。さらに、定着ベルト２１の内部歪みが０．２％以下になるようにして、繰り返し屈曲試験を行ったところ、１×１０⁷回でも定着ベルト２１の耐久性は低下しなかった。

これに加えて、支持部材４１における第１支持部４１ｂと第２支持部４１ｄとの間に、両支持部４１ｂ、４１ｄに連なるテーパ部４１ｃを形成しているので、支持部材４１が、定着ベルト２１の軸方向に移動する際に、定着ベルト２１の端面に傷や折れが発生しにくい。

また、コントローラ２００は、図７に示すレーザ外形測定器２０６からの信号に基づき、定着ニップ部Ｎの出口側における定着ベルト２１の曲率が所定値になるように、アクチュエータ６３を作動させる。定着ニップ部Ｎの出口側における定着ベルト２１の曲率が所定値よりも大きい場合には、図４〜図６に示す支持部材４１を、テーパ部４１ｃおよび第２支持部４１ｄの外周面を含む第２移動経路が定着ベルト２１の内周面２１ａに接し得る位置へ移動させ、定着ベルト２１の張力を緩和する。反対に、定着ニップ部Ｎの出口側における定着ベルト２１の曲率が所定値よりも小さい場合には、図４〜図６に示す支持部材４１を、第１支持部４１ｂの外周面を含む第１移動経路が定着ベルト２１の内周面２１ａに接し得る位置へ移動させ、定着ベルト２１の張力を増大する。

コントローラ２００は、図７に示す湿度センサ２０３からの信号に基づき、画像形成装置１の内部の湿度が予め定めてある設定値を上回った際に、アクチュエータ６３を作動させ、図４〜図６に示す支持部材４１を、第１支持部４１ｂの外周面を含む第１移動経路が定着ベルト２１の内周面２１ａに接し得る位置へ移動させる。これにより、定着ニップ部Ｎの出口側における定着ベルト２１の曲率が大きくなり、定着ベルト２１から記録媒体Ｐを確実に分離させることができる。このような動作を行わせる理由は、画像形成装置１の内部の湿度が高くなると、記録媒体Ｐのクラーク剛度が低下して、定着ベルト２１の外周面２１ｂとトナーＴとの粘着力が相対的に勝り、定着ベルト２１からの記録媒体Ｐの分離性が悪化するためである。

コントローラ２００は、図７に示す作像部２０４からの信号に基づき、記録媒体Ｐに担持させるトナーＴの量が多いときに、アクチュエータ６３を作動させ、図４〜図６に示す支持部材４１を、第１支持部４１ｂの外周面を含む第１移動経路が定着ベルト２１の内周面２１ａに接し得る位置へ移動させる。これにより、定着ニップ部Ｎの出口側における定着ベルト２１の曲率が大きくなり、定着ベルト２１から記録媒体Ｐを確実に分離させることができる。このような動作を行わせる理由は、記録媒体Ｐに担持させるトナーＴの量が多いと、トナーＴによる粘着力が上がり、定着ベルト２１からの記録媒体Ｐの分離性が悪化するためである。

コントローラ２００は、図７に示す操作パネル２０５からの信号に基づき、記録媒体Ｐの厚みが薄いときに、アクチュエータ６３を作動させ、図４〜図６に示す支持部材４１を、第１支持部４１ｂの外周面を含む第１移動経路が定着ベルト２１の内周面２１ａに接し得る位置へ移動させる。これにより、定着ニップ部Ｎの出口側における定着ベルト２１の曲率が大きくなり、定着ベルト２１から記録媒体Ｐを確実に分離させることができる。このような動作を行わせる理由は、記録媒体Ｐの厚みが薄いということは、記録媒体Ｐのクラーク剛度が低く、定着ベルト２１の外周面２１ｂとトナーＴとの粘着力が相対的に勝り、定着ベルト２１からの記録媒体Ｐの分離性が悪化するためである。

また、コントローラ２００は、図７に示す操作パネル２０５からの信号に基づき、記録媒体Ｐの先端から画像形成位置までの余白が少ない場合、すなわち、記録媒体Ｐの先端からトナーＴが担持される画像書き込み部の先端までの距離が短い場合に、アクチュエータ６３を作動させ、図４〜図６に示す支持部材４１を、第１支持部４１ｂの外周面を含む第１移動経路が定着ベルト２１の内周面２１ａに接し得る位置へ移動させる。これにより、定着ニップ部Ｎの出口側における定着ベルト２１の曲率が大きくなり、定着ベルト２１から記録媒体Ｐを確実に分離させることができる。このような動作を行わせる理由は、記録媒体Ｐの先端から画像形成位置までの余白が少ないということは、記録媒体Ｐの先端の近くでも、定着ベルト２１の外周面２１ｂとトナーＴとの粘着力が働き、定着ベルト２１からの記録媒体Ｐの分離性が悪化し、記録媒体Ｐの先端部分が定着ベルト２１に巻き付く原因となるためである。

以上のように、本発明に係る定着装置２０においては、記録媒体Ｐが定着ニップ部Ｎから送出されると、第１検出器２０１からの信号に基づき、制御手段であるコントローラ２００が移動手段を構成しているアクチュエータ６３を作動させ、第１支持部４１ｂの外周面を含む第１移動経路が定着ベルト２１の内周面２１ａに接し得る位置へ、支持部材４１が移動する。よって、定着ニップ部Ｎの出口側における定着ベルト２１の曲率が大きくなり、定着ベルト２１から記録媒体Ｐを確実に分離させることができる。

この後、第２検出器２０２からの信号に基づき、制御手段であるコントローラ２００が移動手段を構成しているアクチュエータ６３を作動させ、第２支持部４１ｄの外周面を含む第２移動経路が定着ベルト２１の内周面２１ａに接し得る位置へ、支持部材４１が移動する。よって、定着ニップ部Ｎの出口側における定着ベルト２１の曲率が小さくなり、定着ベルト２１に作用する張力が緩和され、定着ベルト２１の耐久性の低下を抑制しつつ、加圧ローラ３１の駆動トルクを低減させることができる。

次に、本実施の形態の変形例に係る定着装置２０Ａの構成について説明する。
図８に示すように、定着装置２０Ａは、前述した支持部材４１（図４〜図６参照）に替えて、支持部材４２を用いている。なお、図８において、図１〜図６と同一の符号を付した部分は、同一物を表している。

この支持部材４２は、定着ベルト２１の軸方向両端部と、側板５１（図６参照）との間に配置され、定着ベルト２１の軸方向および周方向の位置を規制するとともに、定着ベルト２１を周方向に移動可能に支持する役割を担っている。支持部材４２は、フランジ４２ａと、第１支持部４２ｂと、テーパ部４２ｃと、第２支持部４２ｄとを有している。

フランジ４２ａには、保持ステー２３（図２、図５参照）の軸方向端部が収容される開口（図示せず）形成されている。第１支持部４２ｂおよび第２支持部４２ｄは、定着ベルト２１における軸方向に見ると、略Ｃ字状に形成されており、これら第１支持部４２ｂ、テーパ部４２ｃおよび第２支持部４２ｄにおけるＣ字状開口部には、ニップ形成部材２２が嵌まり込んでいる。

第１支持部４２ｂは、フランジ４２ａから定着ベルト２１の軸方向に向けて突出し、第２支持部４２ｄは、第１支持部４２ｂから定着ベルト２１の軸方向に向けて突出している。支持部材４２は、前述した支持部材４１と同様な材料によって形成されている。

支持部材４２における第１支持部４２ｂの外周面は、ニップ形成部材２２の凹湾曲面２２ａとともに、第１ベルト移動経路を構成している。この第１支持部４２ｂの外周面を含む第１ベルト移動経路の周長は、定着ベルト２１の内周面２１ａの周長との差が小さく（例えば、０．５ｍｍ未満）なるように形成されている。また、第１支持部４２ｂの定着ニップ部Ｎの出口側の端部における断面形状は、他の部分と比べて曲率が大きくなるように、半径を、例えば、５〜１０ｍｍ程度としてあり、記録媒体Ｐ（図２参照）が、定着ベルト２１から分離しやすくなるようにしている。

支持部材４２における第２支持部４２ｄの外周面は、ニップ形成部材２２の凹湾曲面２２ａとともに、第２ベルト移動経路を構成している。この第２支持部４２ｄの外周面を含む第２ベルト移動経路の周長は、前述した第１ベルト移動経路よりも短く、定着ベルト２１の内周面２１ａとの差が大きく（例えば、０．５ｍｍ以上）なるように形成されている。

第１支持部４２ｂおよび第２支持部４２ｄの定着ニップ部Ｎの出口側の端部における断面形状を対比すると、第１支持部４２ｂのほうが、より定着ニップ部Ｎ側に突出しており、第１支持部４２ｂと第２支持部４２ｄは、非相似形となっている。定着ニップ部Ｎの出口側の端部において、第１支持部４２ｂと第２支持部４２ｄとは、テーパ部４２ｃを介して連なっている。また、定着ニップ部Ｎの出口側の端部以外においては、第１支持部４２ｂの外周面と第２支持部４２ｄの外周面は、等しい曲率に形成されている。

したがって、定着ベルト２１の内周面２１ａが第１支持部４１ｂの外周面に接した状態では、定着ニップ部Ｎの出口側、すなわち、図５における定着ニップ部Ｎの上側において、定着ベルト２１に大きな張力が作用する。また、第１支持部４２ｂの定着ニップ部Ｎの出口側の端部における断面形状は、他の部分と比べて曲率が大きくなるようにしてあるので、定着ニップ部Ｎの出口側における定着ベルト２１の曲率が大きくなり、定着ベルト２１から記録媒体Ｐ（図２参照）を確実に分離させることができる。

また、定着ベルト２１の内周面２１ａが第２支持部４２ｄの外周面に接した状態では、定着ベルト２１は、基材層を形成している材料の弾性で元の円筒形状に戻るようになる。よって、定着ニップ部Ｎの出口側における定着ベルト２１の曲率が小さくなり、定着ベルト２１に作用する張力が緩和され、定着ベルト２１の耐久性の低下を抑制しつつ、加圧ローラ３１（図２、図５参照）の駆動トルクを低減させることができる。さらに、定着ベルト２１が第２支持部４２ｄに支持されて回転しているときは、定着ベルト２１に内部歪みが生じない。

定着ニップ部Ｎの出口側の端部以外においては、第１支持部４２ｂの外周面と第２支持部４２ｄの外周面とは、等しい曲率に形成されているので、定着ベルト２１は円筒形状を保ち、径方向へ移動しない。よって、定着ベルト２１と温度センサ２５（図２参照）との間隔を一定にすることができる。これは、温度センサ２５に加えて、例えば、サーモスタットなどの安全装置を定着ベルト２１に向き合うように配置した場合も同様である。

２０、２０Ａ 定着装置
２１ 定着ベルト
２２ ニップ形成部材
３１ 加圧ローラ
３３ 弾性層
４１、４２ 支持部材
４１ｂ、４２ｂ 第１支持部
４１ｃ、４２ｃ テーパ部
４１ｄ、４２ｄ 第２支持部
６１ 移動手段
２００ コントローラ（制御手段）
２０１ 第１検出器
２０２ 第２検出器
２０３ 湿度センサ
２０４ 作像部
２０５ 操作パネル
２０６ レーザ外形測定器

特開２００７−３３４２０５号公報

Claims (9)

1. 可撓性を有する無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトの径方向外側に配置され、前記定着ベルトを径方向内側に向けて押し付ける加圧ローラと、
   前記定着ベルトの径方向内側に配置され、前記加圧ローラの押し付けにより前記定着ベルトを介して前記加圧ローラに接し、記録媒体に現像材を定着させるための定着ニップ部を形成するニップ形成部材と、
   前記定着ベルトの両端部に配置され、前記定着ベルトの内周面に接して前記定着ベルトを回転可能に支持する支持部材と、
   前記支持部材を、前記定着ベルトの軸方向へ移動させる移動手段と、
   前記定着ニップの出口側に配置され、前記記録媒体の先端が通過した際に信号を出力する第１検出器と、
   前記定着ニップの出口側に配置されて、前記第１検出器よりも前記記録媒体の移動方向下流側に位置し、前記記録媒体の先端が通過した際に信号を出力する第２検出器と、
   前記両検出器からの信号に基づき、移動手段を作動させる制御手段とを備え、
   前記支持部材は、前記定着ベルトの軸方向に並ぶ第１支持部と、第２支持部とを有し、
   前記第１支持部の外周面と前記ニップ形成部材とからなる第１ベルト移動経路の周長に比べて、前記第２支持部の外周面と前記ニップ形成部材とからなる第２ベルト移動経路の周長は、短く形成されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記制御手段は、前記第１検出器からの信号に基づき前記移動手段を作動させて、前記第１支持部が前記定着ベルトの内周面に接する位置へ前記支持部材を移動させるとともに、前記第２検出器からの信号に基づき前記移動手段を作動させて、前記第２支持部が前記定着ベルトの内周面に接する位置へ前記支持部材を移動させるよう構成したことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記支持部材における前記第１支持部と前記第２支持部との間に、前記両支持部に連なるテーパ部を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記第２支持部における前記定着ニップ部の出口側の断面形状を、前記第１支持部における前記定着ニップ部の出口側の断面形状と比べて曲率が大きくなるように形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記移動手段は、前記支持部材の位置を、前記定着ベルトの軸方向へ無段階的に設定可能としたことを特徴する請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
7. 画像形成装置内部の湿度を検出する湿度センサを有し、前記湿度センサからの信号に基づき、前記移動手段を作動させ得るよう前記制御手段を構成したことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記記録媒体に担持させる前記現像材の量を設定する作像部を有し、前記作像部からの信号に基づき、前記移動手段を作動させ得るよう前記制御手段を構成したことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
9. 前記記録媒体の厚さ、前記記録媒体の先端から画像形成位置までの余白を設定する操作パネルを有し、前記操作パネルからの信号に基づき、前記移動手段を作動させ得るよう前記制御手段を構成したことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。

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