JP5970828B2 - 分離部材、定着装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着用の回転体から記録媒体を分離する分離部材、分離部材を備えた定着装置、及び定着装置を備えた画像形成装置に関する。

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の各種画像形成装置に用いられる定着装置として、金属基材と弾性ゴム層などから成る薄肉の定着ベルトを備えるものが知られている。このように、低熱容量化された薄肉の定着ベルトを備えることで、定着ベルトの加熱に必要なエネルギーを大幅に低減することができ、ウォームアップ時間（電源投入時など、常温状態から印刷可能な所定の温度（リロード温度）までに要する時間）や、ファーストプリント時間（印刷要求を受けた後、印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでの時間）の短縮化を図れる。

従来、この種の定着装置には、図９に示すように、無端ベルト（定着ベルト）１００と、無端ベルト１００の内部に配設されたパイプ状の金属熱伝導体２００と、金属熱伝導体２００内に配設された熱源３００と、無端ベルト１００を介して金属熱伝導体２００に当接してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ４００を備えているものがある（特許文献１参照）。この場合、加圧ローラ４００の回転により無端ベルト１００は連れ回りし、このとき、金属熱伝導体２００は無端ベルト１００の移動をガイドする。また、金属熱伝導体２００内の熱源３００により金属熱伝導体２００を介して無端ベルト１００が加熱されることで、無端ベルト１００全体を温めることを可能にしている。これにより、加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消することが可能となっている。

また、さらなる省エネ性及びファーストプリントタイム向上のために、無端ベルトを（金属熱伝導体を介さずに）直接加熱する定着装置が提案されている（特許文献２参照）。

この定着装置では、図１０に示すように、無端ベルト１００の内側から上記パイプ状の金属熱伝導体を取り除き、代わりに、加圧ローラ４００と対向する位置に板状のニップ形成部材５００を設けている。この場合、ニップ形成部材５００を配設した箇所以外で無端ベルト１００を熱源３００によって直接加熱することができるので、伝熱効率が大幅に向上し消費電力が低減する。このため、加熱待機時からのファーストプリントタイムをさらに短縮することが可能となる。また、金属熱伝導体を設けないことによるコストダウンも期待できる。

従来の定着装置では、ニップ部出口に分離爪を配置し、この分離爪の先端をベルト部材の表面に接触させることで、定着用の回転体に張り付けた用紙を分離するようにしている。これに対して、近年では、さらなる画像品質向上のため、定着ニップ部の出口近傍に配置した、ベルト部材の表面に対して非接触の板状の分離部材で用紙を定着ローラ表面から分離する定着装置が提案されている（特許文献３）。この定着装置は、分離部材の軸方向両端に脚部を設け、この脚部を定着ベルトに圧接させることで、ニップ部出口での定着ベルトの弛みを防止するものである。この場合、定着ニップ部に対する分離部材の位置決めが定着ベルトの表面を基準として行われることになる。

特許文献３の定着装置では、特許文献１に記載された定着装置（図９）と同様に、定着ベルトの内側にその全長に亘って円筒状の金属熱伝導体が配置されている。そのため、たとえ定着ベルトが可撓性に富む軟質材料で形成されていても、分離部材の圧接荷重をある程度金属熱伝導体で支持することができ、分離部材の位置決め精度は極端には低下しない。しかしながら、特許文献２記載の定着装置（図１０）のように、金属熱伝導体を省略した定着装置においても分離部材の位置決めを定着ベルトの表面を基準として行うと、圧接荷重に対する支持反力が不足し、圧接による定着ベルトの変形が顕著となる。そのため、ニップ部に対する分離部材の位置決め精度を確保できないおそれがある。

そこで、本発明は、定着ベルトの表面に対して非接触の分離部材の位置決め精度を向上させることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明にかかる分離部材は、定着用のニップ部を形成しかつ軸方向両端部が非回転のベルト保持部材で保持された無端状定着ベルトに対して非接触となる先端を備え、前記ニップ部を経た記録媒体を前記先端で、回転する定着ベルトの表面から分離するための分離部材であって、前記先端を含む板状の分離部と、分離部の軸方向端部から軸方向に延び、分離部と同一平面上に配置され、かつ前記ベルト保持部材に当接する当接部とを一体に有し、前記ベルト保持部材に定着ベルトの軸方向と平行に延びる軸心を中心として回転可能に支持され、前記当接部をベルト保持部材に当接させることで、前記ベルト保持部材に位置決めされることを特徴とするものである。

本発明によれば、分離部材の位置決めがベルト保持部材で行われており、分離部材の位置決め基準が定着ベルトではなく、ベルト保持部材となっている。そのため、定着ベルトの変形による分離部材の位置決め精度の低下を回避することができる。これにより、分離部材の先端と定着ベルトの表面との間の分離ギャップのばらつきを抑制することができ、分離部材による分離性を安定させてジャムの発生を防止することが可能となる。また、分離部材との接触による定着ベルトの損傷、さらにはこれによる画像異常の発生を防止することもできる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 前記画像形成装置に搭載された定着装置の概略構成を示す断面図である。 分離部材の斜視図である。 ベルト保持部材を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）図Ａ−Ａ線での断面図である。 分離部材を装着した定着装置の斜視図である。 分離部材を装着した定着装置の半径方向の断面図である。 当接部と位置決め部の当接状態を拡大して示す断面図である。 定着装置の他の実施形態を示す半径方向の断面図である。 従来の定着装置の概略構成を示す断面図である。 他の従来の定着装置の概略構成を示す断面図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の実施の形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

まず、図１を参照して、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図１に示す画像形成装置１は、カラーレーザープリンタであり、その装置本体の中央には、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが設けられている。各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ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。

具体的に、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体５と、感光体５の表面を帯電させる帯電装置６と、感光体５の表面にトナーを供給する現像装置７と、感光体５の表面をクリーニングするクリーニング装置８などを備える。なお、図１では、ブラックの作像部４Ｋが備える感光体５、帯電装置６、現像装置７、クリーニング装置８のみに符号を付しており、その他の作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃにおいては符号を省略している。

各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの下方には、感光体５の表面を露光する露光装置９が配設されている。露光装置９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体５の表面へレーザー光を照射するようになっている。

各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの上方には、転写装置３が配設されている。転写装置３は、転写体としての中間転写ベルト３０と、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ３１と、二次転写手段としての二次転写ローラ３６と、二次転写バックアップローラ３２と、クリーニングバックアップローラ３３と、テンションローラ３４、ベルトクリーニング装置３５を備える。

中間転写ベルト３０は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３及びテンションローラ３４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３２が回転駆動することによって、中間転写ベルト３０は図の矢印で示す方向に周回走行（回転）するようになっている。

４つの一次転写ローラ３１は、それぞれ、各感光体５との間で中間転写ベルト３０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３１には、図示しない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３１に印加されるようになっている。

二次転写ローラ３６は、二次転写バックアップローラ３２との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ３１と同様に、二次転写ローラ３６にも図示しない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３６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３５は、中間転写ベルト３０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３５から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、図示しない廃トナー収容器の入口部に接続されている。

プリンタ本体の上部には、ボトル収容部２が設けられており、ボトル収容部２には補給用のトナーを収容した４つのトナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが着脱可能に装着されている。各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと上記各現像装置７との間には、図示しない補給路が設けてあり、この補給路を介して各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋから各現像装置７へトナーが補給されるようになっている。

一方、プリンタ本体の下部には、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１０や、給紙トレイ１０から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１１等が設けてある。ここで、記録媒体には、普通紙以外に、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シート等が含まれる。また、図示しないが、手差し給紙機構が設けてあってもよい。

プリンタ本体内には、用紙Ｐを給紙トレイ１０から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向上流側には、二次転写ニップへ用紙Ｐを搬送する搬送手段としての一対のレジストローラ１２が配設されている。

また、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写された未定着画像を定着するための定着装置２０が配設されている。さらに、定着装置２０よりも搬送路Ｒの用紙搬送方向下流側には、用紙を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ１３が設けられている。また、プリンタ本体の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ１４が設けてある。

続いて、図１を参照して、本実施形態に係るプリンタの基本的動作について説明する。
作像動作が開始されると、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋにおける各感光体５が図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体５の表面が帯電装置６によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体５の表面には、露光装置９からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体５の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体５に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン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。このように各感光体５上に形成された静電潜像に、各現像装置７によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

また、作像動作が開始されると、二次転写バックアップローラ３２が図の反時計回りに回転駆動し、中間転写ベルト３０を図の矢印で示す方向に周回走行させる。そして、各一次転写ローラ３１に、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、各一次転写ローラ３１と各感光体５との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。

その後、各感光体５の回転に伴い、感光体５上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体５上のトナー画像が中間転写ベルト３０上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト３０の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト３０に転写しきれなかった各感光体５上のトナーは、クリーニング装置８によって除去される。その後、図示しない除電装置によって各感光体５の表面が除電され、表面電位が初期化される。

画像形成装置の下部では、給紙ローラ１１が回転駆動を開始し、給紙トレイ１０から用紙Ｐが搬送路Ｒに送り出される。搬送路Ｒに送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１２によってタイミングを計られて、二次転写ローラ３６と二次転写バックアップローラ３２との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ３６には、中間転写ベルト３０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、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。

その後、中間転写ベルト３０の周回走行に伴って、中間転写ベルト３０上のトナー画像が二次転写ニップに達したときに、上記二次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト３０上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、このとき用紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト３０上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置３５によって除去され、除去されたトナーは図示しない廃トナー収容器へと搬送され回収される。

その後、用紙Ｐは定着装置２０へと搬送され、定着装置２０によって用紙Ｐ上のトナー画像が当該用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ１３によって装置外へ排出され、排紙トレイ１４上にストックされる。

以上の説明は、用紙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つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ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つの作像部を使用して、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、図２に基づき、上記定着装置２０の構成について説明する。
図２に示すように、定着装置２０は、回転可能な定着回転体としての定着ベルト２１と、定着ベルト２１に対向して回転可能に設けられた対向回転体としての加圧ローラ２２と、定着ベルト２１を加熱する加熱源としてのハロゲンヒータ２３と、定着ベルト２１の内側に配設されたニップ形成部材２４と、ニップ形成部材２４を支持する支持部材としてのステー２５と、ハロゲンヒータ２３から放射される光を定着ベルト２１へ反射する反射部材２６と、定着ベルト２１の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ２７と、定着ベルト２１の表面Ｓから用紙を分離する分離部材２８と、定着ベルト２１の両端部を保持するベルト保持部材４０（図４（ａ）参照）と、加圧ローラ２２を定着ベルト２１へ加圧する図示しない加圧手段等を備えている。

上記定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材（フィルムも含む）で構成されている。詳しくは、定着ベルト２１は、ニッケルもしくはＳＵＳ等の金属材料又はポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料で形成された内周側の基材と、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（ＰＦＡ）又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などで形成された外周側の離型層によって構成されている。また、基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。

上記加圧ローラ２２は、芯金２２ａと、芯金２２ａの表面に設けられた発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等から成る弾性層２２ｂと、弾性層２２の表面に設けられたＰＦＡ又はＰＴＦＥ等から成る離型層２２ｃによって構成されている。加圧ローラ２２は、図示しない加圧手段によって定着ベルト２１側へ加圧され定着ベルト２１を介してニップ形成部材２４に当接している。この加圧ローラ２２と定着ベルト２１とが圧接する箇所では、加圧ローラ２２の弾性層２２ｂが押しつぶされることで、所定の幅の定着用ニップ部Ｎが形成されている。また、加圧ローラ２２は、プリンタ本体に設けられた図示しないモータ等の駆動源によって回転駆動するように構成されている。加圧ローラ２２が回転駆動すると、その駆動力がニップ部Ｎで定着ベルト２１に伝達され、定着ベルト２１が従動回転するようになっている。

本実施形態では、加圧ローラ２２を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよい。その場合、加圧ローラ２２の内部にハロゲンヒータ等の加熱源を配設してもよい。また、弾性層が無い場合は、熱容量が小さくなり定着性が向上するが、未定着トナーを押しつぶして定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部に光沢ムラが生じる可能性がある。これを防止するには、厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることが望ましい。厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることで、弾性層の弾性変形により微小な凹凸を吸収することができるので、光沢ムラの発生を回避することができるようになる。弾性層２２ｂはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ２２の内部に加熱源が無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルト２１の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。また、定着ベルト２１と加圧ローラ２２は、互いに圧接する場合に限らず、加圧を行わず単に接触させるだけの構成とすることも可能である。

上記各ハロゲンヒータ２３は、それぞれの両端部がベルト保持部材４０に固定されている。各ハロゲンヒータ２３は、プリンタ本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱するように構成されており、その出力制御は、上記温度センサ２７による定着ベルト２１の表面温度の検知結果に基づいて行われる。このようなヒータ２３の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定できるようになっている。また、定着ベルト２１を加熱する加熱源として、ハロゲンヒータ以外に、ＩＨ、抵抗発熱体、又はカーボンヒータ等を用いてもよい。

上記ニップ形成部材２４は、ベースパッド２４１と、ベースパッド２４１の表面に設けられた摺動シート（低摩擦シート）２４０とを有する。ベースパッド２４１は、定着ベルト２１の軸方向又は加圧ローラ２２の軸方向に渡って長手状に配設されており、加圧ローラ２２の加圧力を受けてニップ部Ｎの形状を決めるものである。また、ベースパッド２４１は、ステー２５によって固定支持されている。これにより、加圧ローラ２２による圧力でニップ形成部材２４に撓みが生じるのを防止し、加圧ローラ２２の軸方向に渡って均一なニップ幅が得られるようにしている。なお、ステー２５は、ニップ形成部材２４の撓み防止機能を満足するために、ステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが望ましい。本実施形態では、ベースパッド２４１の加圧ローラ２２との対向面が平坦面状に形成されており、そのためにニップ部Ｎはストレート形状になっている。ニップ部Ｎをストレート形状にすることで、加圧ローラ２２による加圧力を軽減することができる。

また、ベースパッド２４１は、強度確保のためにある程度硬い材料で、かつ耐熱温度２００℃以上の耐熱性材料で構成されている。これにより、トナー定着温度域で、熱によるニップ形成部材２４の変形を防止し、安定したニップ部Ｎの状態を確保して、出力画質の安定化を図っている。ベースパッド２４１の材料としては、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの一般的な耐熱性樹脂の他、金属、あるいはセラミックなどを使用することが可能である。

摺動シート２４０は、ベースパッド２４１の少なくとも定着ベルト２１と対向する表面に配設される。これにより、ベースパッド２４１が摺動シート２４０を介して間接的に定着ベルト２１と接触する。定着ベルト２１の回転中は、この摺動シート２４０に対して定着ベルト２１が摺動するため、定着ベルト２１に生じる摩擦力が軽減され、定着ベルト２１の駆動トルクが低減される。なお、摺動シート２４０を有しない構成とすることも可能である。

上記反射部材２６は、ステー２５とハロゲンヒータ２３との間に配設されている。本実施形態では、反射部材２６をステー２５に固定している。反射部材２６の材料としては、アルミニウムやステンレス等を使用することができる。このように反射部材２６を配設していることにより、ハロゲンヒータ２３からステー２５側に放射された光が定着ベルト２１へ反射される。これにより、定着ベルト２１に照射される光量を多くすることができ、定着ベルト２１を効率良く加熱することが可能となる。また、ハロゲンヒータ２３からの輻射熱がステー２５等に伝達されるのを抑制することができるので、省エネルギー化も図れる。

なお、図示省略するが、定着ベルト２１の軸方向両端部でかつ定着ベルト２１とハロゲンヒータ２３との間には、ハロゲンヒータ２３からの熱を遮蔽する遮蔽部材が配設されている。これにより、特に、連続通紙時の定着ベルトの非通紙領域における過剰な温度上昇を抑制することができ、定着ベルトの熱による劣化や損傷を防止することができる。

本実施形態に係る定着装置２０は、さらなる省エネ性及びファーストプリントタイムなどの向上のために、種々の構成上の工夫が施されている。

具体的には、ハロゲンヒータ２３によって定着ベルト２１をニップ部Ｎ以外の箇所において直接加熱できるようにしている（直接加熱方式）。本実施形態では、ハロゲンヒータ２３と定着ベルト２１の図２の左側部分との間に何も介在させないようにし、その部分においてハロゲンヒータ２３からの輻射熱を定着ベルト２１に直接与えるようにしている。

また、定着ベルト２１の低熱容量化を図るために、定着ベルト２１を薄くかつ小径化している。具体的には、定着ベルト２１を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さを、２０〜５０μｍ、１００〜３００μｍ、１０〜５０μｍの範囲に設定し、全体としての厚さを１ｍｍ以下に設定している。また、定着ベルト２１の直径は、２０〜４０ｍｍに設定している。さらに低熱容量化を図るためには、望ましくは、定着ベルト２１全体の厚さを０．２ｍｍ以下にするのがよく、さらに望ましくは、０．１６ｍｍ以下の厚さとするのがよい。また、定着ベルト２１の直径は、３０ｍｍ以下とするのが望ましい。

なお、本実施形態では、加圧ローラ２２の直径を２０〜４０ｍｍに設定しており、定着ベルト２１の直径と加圧ローラ２２の直径を同等となるように構成している。ただし、この構成に限定されるものではない。例えば、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ２２の直径よりも小さくなるように形成してもよい。その場合、ニップ部Ｎにおける定着ベルト２１の曲率が加圧ローラ２２の曲率よりも小さくなるため、ニップ部Ｎから排出される記録媒体が定着ベルト２１から分離されやすくなる。

また、上記のように、定着ベルト２１を小径化した結果、定着ベルト２１の内側のスペースが小さくなるが、ステー２５を両端側において折り曲げられた凹状に形成し、その凹状に形成した部分の内側にハロゲンヒータ２３を収容することで、小さいスペース内でもステー２５やハロゲンヒータ２３の配設を可能にしている。

また、小さいスペース内でもステー２５をできるだけ大きく配設するために、ニップ形成部材２４を反対にコンパクトに形成している。具体的には、ベースパッド２４１の用紙搬送方向の幅を、ステー２５の用紙搬送方向の幅よりも小さく形成している。さらに、図２において、ベースパッド２４１の用紙搬送方向上流側端部２４ａ及び下流側端部２４ｂにおけるそれぞれのニップ部Ｎ又はその仮想延長線Ｅに対する高さをｈ１，ｈ２とし、上流側端部２４ａ及び下流側端部２４ｂ以外のベースパッド２４１の部分におけるニップ部Ｎ又はその仮想延長線Ｅに対する最大高さをｈ３とすると、ｈ１≦ｈ３、ｈ２≦ｈ３となるように構成している。このように構成することで、ベースパッド２４１の上流側端部２４ａと下流側端部２４ｂは、ステー２５の用紙搬送方向上流側及び下流側の各折り曲げ部と定着ベルト２１との間に介在しないので、各折り曲げ部を定着ベルト２１の内周面に近づけて配設することができる。これにより、定着ベルト２１内の限られたスペース内でステー２５をできるだけ大きく配設できるようになり、ステー２５の強度を確保することができるようになる。その結果、加圧ローラ２２によるニップ形成部材２４の撓みを防止でき、定着性の向上を図れる。

さらにステー２５の強度を確保するために、本実施形態では、ステー２５が、ニップ形成部材２４と接触し用紙搬送方向（図２の上下方向）に延在するベース部２５ａと、ベース部２５ａの用紙搬送方向上流側と下流側の各端部から加圧ローラ２２の加圧方向（図２の左側）に向かって延びる立ち上がり部２５ｂとを有するように構成している。すなわち、ステー２５に立ち上がり部２５ｂを設けることで、ステー２５が加圧ローラ２２の加圧方向に延在する横長の断面を有するようになり、断面係数が大きくなって、ステー２５の機械的強度を向上させることが可能となる。

立ち上がり部２５ｂを加圧ローラ２２の当接方向に、より長く形成する方が、ステー２５の強度が向上する。従って、立ち上がり部２５ｂの先端は、定着ベルト２１の内周面に対し、できる限り近接していることが望ましい。しかし、回転中、定着ベルト２１には大小なりとも振れ（挙動の乱れ）が生じるので、立ち上がり部２５ｂの先端を定着ベルト２１の内周面に近づけすぎると、定着ベルト２１が立ち上がり部２５ｂの先端に接触する虞がある。特に、本実施形態のように、薄い定着ベルト２１を用いている構成においては、定着ベルト２１の振れ幅が大きいので、立ち上がり部２５ｂの先端の位置設定には注意が必要である。

具体的に、本実施形態の場合、立ち上がり部２５ｂの先端と定着ベルト２１の内周面との加圧ローラ２２の当接方向の距離ｄは、少なくとも２．０ｍｍ、望ましくは３．０ｍｍ以上に設定するのが好ましい。一方、定着ベルト２１にある程度厚みがあって振れがほとんど無い場合は、上記距離ｄは０．０２ｍｍに設定することが可能である。なお、本実施形態のように、立ち上がり部２５ｂの先端に反射部材２６が取り付けられている場合は、反射部材２６が定着ベルト２１に接触しないように上記距離ｄを設定する必要がある。

このように、立ち上がり部２５ｂの先端を定着ベルト２１の内周面に対し可能な限り近接するように配設することで、立ち上がり部２５ｂを加圧ローラ２２の加圧方向に長く配設することができる。これにより、小径の定着ベルト２１を用いた構成においても、ステー２５の機械的強度を向上させることが可能となる。

以下、図２を参照しつつ、本実施形態に係る定着装置の基本動作について説明する。
プリンタ本体の電源スイッチが投入されると、ハロゲンヒータ２３に電力が供給されると共に、加圧ローラ２２が図２中の時計回りに回転駆動を開始する。これにより、定着ベルト２１は、加圧ローラ２２との摩擦力によって、図２中の反時計回りに従動回転する。

その後、上述の画像形成工程により未定着のトナー画像Ｔが担持された用紙Ｐが、不図示のガイド板に案内されながら図２の矢印Ａ１方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ２２のニップ部Ｎに送入される。そして、ハロゲンヒータ２３によって加熱された定着ベルト２１による熱と、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間の加圧力とによって、用紙Ｐの表面にトナー画像Ｔが定着される。

トナー画像Ｔが定着された用紙Ｐは、ニップ部Ｎから図２中の矢印Ａ２方向に搬出される。このとき、用紙Ｐの先端が分離部材２８の先端２８ａに接触することにより、用紙Ｐが定着ベルト２１から分離される。その後、分離された用紙Ｐは、上述のように、排紙ローラによって機外に排出され、排紙トレイにストックされる。

本発明の定着装置２０は、分離部材２８の構成に特徴を有する。また、本発明では、分離部材２８の構成に対応して、ベルト保持部材４０の構成にも改良を加えている。以下、分離部材２８およびベルト保持部材４０の構成を詳細に説明する。

図３に示すように、分離部材２８は軸方向に延びる長尺状の部材であり、板状の分離部２８１と、分離部の一端からその直交方向に延びた同じく板状の起立部２８２とで断面Ｌ字型に形成されている。起立部２８２には、軸方向に沿って複数の孔２８５が設けられている。分離部２８１の先端部は定着ベルト２１との対向側の面を除肉した形態をなし（図６参照）、これによって先端部の軸方向全体にわたって分離部２８１の他所より肉厚の薄い薄肉部２８１ａが形成されている。

分離部材２８の軸方向両端には、当接部２８３およびブラケット部２８４が形成されている。当接部２８３は、図３中の拡大図に示すように、分離部２８１の両端から突出して軸方向に延びる平板状をなし、当接部２８３の表面および裏面は、分離部２８１の薄肉部２８１ａを除いた厚肉部分の表面および裏面と面一になっている。

ブラケット部２８４は、分離部２８１の軸方向両端部から直交方向に立ち上がった形態をなす。ブラケット部２８４の起立部２８２側の端縁には、円形状の頭部、および頭部よりも幅の小さい首部からなる切欠き２８４ａが形成されている（なお、図３中の分離部材２８の全体図ではブラケット部２８４の形状を簡略化して表している）。

分離部材２８は、以上に述べた各部（分離部２８１、起立部２８２、当接部２８３、およびブラケット部２８４）を一体に有しており、例えば金属板のプレス加工により形成される。分離部２８１の薄肉部２８１ａは、プレス加工前やプレス加工後に金属板に別加工を施すことで形成することができる。あるいはプレス加工と同時に薄肉部２８１ａを形成してもよい。上記のように当接部２８３を分離部２８１（特にそのうちの厚肉部分）と同一平面状に配置することにより、当接部２８３の曲げ加工が不要となる。そのため、分離部２８１に対する当接部２８３の位置精度を向上させて、当接部２８３の精度のバラツキを抑えることができる。分離部材２８は、このように金属材料の塑性加工で形成する他、樹脂の射出成形によって形成することもできる。

図４（ａ）〜（ｃ）にベルト保持部材４０を示す。図４（ａ）はベルト保持部材４０の斜視図、同図（ｂ）はその平面図、同図（ｃ）は（ｂ）図Ａ−Ａ線での断面図である。なお、図４の（ａ）〜（ｃ）では、片側の端部のベルト保持部材４０のみを図示しているが、反対側の端部のベルト保持部材も同様の構成となっているので、以下では片側のベルト保持部材４０の構成についてのみ説明する。

ベルト保持部材４０は、外周面が部分円筒面状の筒部４０ａと、筒部４０ａよりも軸方向外側にあり、かつ筒部４０ａの外径側に張り出したフランジ部４０ｂとを備える。このベルト保持部材４０は、例えば樹脂の射出成形により一体に形成される。図４の（ｃ）に示すように、ベルト保持部材４０の筒部４０ａは、ニップ部Ｎの位置（ニップ形成部材２４を配設した位置）で開口した断面Ｃ字形に形成されている。ベルト保持部材４０の筒部４０ａは定着ベルト２１の内周面に緩く嵌合されており、この円筒部４０ａによって定着ベルト２１の端部がガイドされ、かつ回転可能に保持されている。一方、定着ベルト２１の筒部４０ａに保持されていない部分（軸方向中央部を含む）は、ニップ形成部材２４を除いて他の部材とは接触しておらず、フリー変形可能な状態にある。上記ステー２５の端部は、ベルト保持部材４０に固定されている。

ニップ部Ｎをストレート形状にしたことに伴い、定着ベルト２１には、ニップ部Ｎの法線方向を短軸とする楕円形状に変形しようとする力が常時作用する。これに伴い、定着ベルト２１で生じる歪が増大し、かつ回転中にベルトが曲率変動を伴って繰り返し変形するため、特に対策を講じない場合には、定着ベルト２１の端部が破損の起点となって割れ等を生じ、定着ベルト２１の耐久性が大幅に低下するおそれがある。これに対し、定着ベルト２１の両端部をベルト保持部材４０の筒部４０aで保持し、両端部での定着ベルト２１の断面形状を円形に拘束することで、かかる不具合を防止することができる。

ベルト保持部材３０のフランジ部４０ｂには、その上端の内側領域を切除することで、周方向に延びる凸曲面状の位置決め部４０１が形成される。この位置決め部４０１は定着ベルト２１の外周面よりも外径側に突出した位置にあり、位置決め部４０１と定着ベルト２１の表面Ｓとの間には、図６に示すように段差δが形成されている。段差δは、位置決め部４０１の最上部で０であるが、そこから下方に向うにつれて徐々に大きくなっている。また、フランジ部４０ｂのうち、位置決め部４０１の周方向一端側（上方となる側）には、上方に向けて延びる突出部４０２が形成されている。

図４（ａ）に示すように、突出部４０２には、軸方向内側に延びるピン状の軸部４０３が設けられている。軸部４０３は、例えば円筒面の１８０°対向領域を部分的に切除して平坦面状に形成した形態を有する。平坦面間の距離ｄは、分離部材２８のブラケット部２８４に設けられた切欠き部２８４ａにおける首部の幅Ｄ（図３参照）よりも小さい（Ｄ＞ｄ）。

分離部材２８は、その軸方向両端をベルト保持部材４０で支持することで、定着装置２０に取り付けられる。この取り付けは、図５および図６に示すように、分離部材２８のブラケット部２８４に設けられた切欠き２８４ａの首部にベルト保持部材４０の軸部４０３の対向平坦面を挿入し、その後、分離部材２８の当接部２８３がベルト保持部材４０の位置決め部４０１に当接するまで分離部材２８を回転させることで行われる。取り付けが完了した状態では、分離部材２８が軸部４０３の軸心Ｏを中心としてベルト保持部材４０に回転自在に支持される。また、切欠き２８４ａの頭部と軸部４０３の部分円筒面との係合により、ブラケット部２８４からの分離部材２８の抜けが規制される。さらに、当接部２８３と位置決め部４０１との当接によって分離部材２８が位置決めされ、分離部材２８（分離部２８１）の先端２８ａと定着ベルト２１の表面Ｓとの間に所定幅の分離ギャップｇ（図２参照）が形成される。

なお、図４（ａ）（ｂ）に示すように、定着ベルト２１の軸方向端面と、それに対向するベルト保持部材４０のフランジ部４０ｂの内側端面４０４との間には、定着ベルト２１の端部を保護する保護部材としてのスリップリング４１が配置されている。これにより、定着ベルト２１に軸方向の寄りが生じた場合に、定着ベルト２１の端部がベルト保持部材４０に直接当接するのを防止することができ、端部の摩耗や破損を防ぐことができる。スリップリング４１は、ベルト保持部材４０の円筒部４０ａの外周に余裕を持って嵌められているため、定着ベルト２１の端部がスリップリング４１に接触した際に、スリップリング４１は定着ベルト２１と連れ回り可能となっている。この時、スリップリング４１を連れ回りさせる必要は必ずしもなく、スリップリング４１が静止していても構わない。スリップリング４１の材料としては、耐熱性に優れた樹脂材料、例えば、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＡＩ、ＰＴＦＥ等を適用することが好ましい。また、一つのスリップリング４１を使用する他、二以上のスリップリングを重ねて装着してもよい。

以上の組立が完了したアセンブリは、その両側に、図５および図６に示す側板５０を取り付けてプリンタ本体に組み込まれる。

このように本発明の分離部材２８は、可撓性に富み、かつ両端部を除く領域がフリー変形可能な定着ベルト２１ではなく、静止側の剛体であるベルト保持部材４０によって位置決めされる。そのため、定着ベルト２１の表面Ｓで分離部材２８を位置決めする場合に比べ、ニップ部Ｎに対する分離部材２８の位置決め精度が向上する。従って、分離ギャップｇを高精度化することができ、分離不良によるジャムの発生や、分離部材２８との接触による定着ベルト２１の損傷、さらにはこの損傷による異常画像の発生等を防止することができる。

また、分離部材２８の当接部２８３が分離部２８１と同一平面上にあり、当接部２８３の曲げ加工等は行われていない。そのため、当接部２８３の加工精度のバラツキを抑えて、このバラツキによる分離部材２８の位置決め精度の低下を防止することができる。

また、ベルト保持部材４０の位置決め部４０１を定着ベルト表面Ｓよりも外径側に突出させているため、分離部材２８の当接部２８３を分離部２８１の側方に配置するだけで当接部２８３を位置決め部４０１に当接させることができる。そのため、分離部材２８の形状を簡素化することができる。

図６に示すように、分離部材２８の位置決めは当接部２８３の角部を位置決め部４０１に当接させることで行われている。この場合、両者が軸方向で線接触するので、両者を広い範囲で面接触させる場合に比べ、ベルト保持部材４０の変形（例えば樹脂製ベルト保持部材４０の熱膨張による変形等）が生じた際の分離部材２８の位置決め精度の低下を最小限に抑えることができる。

位置決め部４０１に当接する当接部２８３の角部を、図７に示すように凸曲面状に形成しておけば、衝撃荷重等により当接部２８３が位置決め部４０１に激しく衝突した場合でも、位置決め部４０１や当接部２８３の変形を防止することができる。当接部２８３の肉厚が薄い場合は、当接部２８３の先端面全体を凸曲面状に形成してもよい。加工精度や上記の作用効果を考慮すると、当接部２８３の凸曲面のＲ寸法は０．１ｍｍ以上に設定するのが好ましい。

図８に、定着装置２０の他の実施形態を示す。この実施形態の定着装置２０は、加熱源としてのハロゲンヒータ２３を３本備えている。この場合、ハロゲンヒータ２３ごとに発熱領域を異ならせることで、種々の幅の用紙幅に対応した範囲で定着ベルト２１を加熱することが可能となっている。また、ニップ形成部材２４を囲むように板金２５０が設けられており、この板金２５０を介してニップ形成部材２４がステー２５に支持されている。それ以外の構成については、上記図２に示す実施形態の構成と基本的に同様である。図８に示す実施形態においても、分離部材２８やベルト保持部材４０を図３〜図７に準じた構成とすることにより、同様の作用効果を得ることができる。

以上に述べた本発明にかかる分離部材２８並びに定着装置２０の特徴を以下に列挙する。

分離部材２８は、定着用のニップ部Ｎを形成しかつ軸方向両端部がベルト保持部材４０で保持された無端状定着ベルト２１に対して非接触となる先端２８ａを備え、ニップ部Ｎを経た記録媒体Ｐを先端２８ａで定着ベルト２１の表面Ｓから分離する。この分離部材２８をベルト保持部材４０に位置決めすることにより、定着ベルト２１の表面Ｓで位置決めする場合に比べて分離部材２８の位置決め精度が向上する。従って、分離ギャップｇを高精度化することができ、分離不良によるジャムの発生や、分離部材２８との接触による定着ベルト２１の損傷、さらにはこの損傷による異常画像の発生等を防止することができる。

ベルト保持部材４０に当接する当接部２８３を先端２８ａと一体に形成することにより、これらを別部材に形成する場合に生じる取り付け誤差を排除することができる。そのため、当接部２８３の位置精度が高まり、分離部材２８の位置決め精度を向上させることができる。

先端２８ａと当接部２８３を同一平面上に配置することにより、当接部２８３の加工誤差を小さくでき、これによって分離部材２８の位置決め精度を向上させることができる。ここでの「同一平面上」は、当接部２８３が先端２８ａを含む部材（分離部２８１）に対して折り曲げられていないことを意味する。両者間に折り曲げ線が存在せず、当該部材の延長方向に当接部２８３が存在していれば、当該部材の表面と当接部２８３の表面との間に段差が存在していても「同一平面上」に含まれる。

当接部２８３のベルト保持部材４０と接触する部分を凸曲面状に形成することにより、両者が激しく衝突した際の両者の変形を防止することができる。

以上に述べた分離部材２８と、定着ベルト２１と、ベルト保持部材４０と、定着ベルト２１を加熱する加熱源２３と、定着ベルト２１の内周に配設されたニップ形成部材２４と、定着ベルト２１を介してニップ形成部材２４と当接することにより定着ベルト２１との間にニップ部Ｎを形成する対向回転体２２とで定着装置２０を構成することで、分離部材２８の先端２８ａと定着ベルト２１の表面Ｓとの間の分離ギャップｇを高精度化することができる。

この定着装置２０では、ベルト保持部材４０に定着ベルト２１の内周に挿入される筒部４０ａを設け、この筒部４０ａよりも軸方向外側で分離部材２８の当接部２８３をベルト保持部材４０に当接させる。より具体的には、ベルト保持部材４０に筒部４０ａよりも外径側に張り出すフランジ部４０ｂを設け、フランジ部４０ｂに分離部材２８の当接部２８３を当接させる。

この場合、ベルト保持部材４０のフランジ部４０ｂのうち、分離部材２８の当接部２８３と当接する部分４０１を、定着ベルト２１の表面Ｓよりも外径側に配置することにより、分離部材２８の先端２８ａを含む部材（分離部２８１）の側方に分離部材２８の当接部２８３を配置することができ、分離部材２８の形状を簡素化できる。

筒部４０ａとフランジ部４０ｂの間にスリップリング４１を介在させれば、定着ベルト２１に軸方向の寄りを生じた場合でも、定着ベルト２１の端部とベルト保持部材４０のフランジ部４０ｂの接触を防止することができ、定着ベルト２１の端部の摩耗や破損を防ぐことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態のように、省エネ性などの向上のために定着ベルトを薄く小径化した定着装置に限定されるものではない。また、本発明に係る定着装置は、図１に示すカラーレーザープリンタに限らず、モノクロ画像形成装置や、その他のプリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等に搭載することも可能である。また、その他、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。

２０ 定着装置
２１ 定着ベルト
２２ 加圧ローラ（対向回転体）
２３ ハロゲンヒータ（加熱源）
２４ ニップ形成部材
２５ ステー（支持部材）
２８ 分離部材
２８ａ 先端
２８１ 分離部
２８３ 当接部
４０ ベルト保持部材
４０ａ 筒部
４０ｂ フランジ部
４０１ 位置決め部（分離部材の当接部と当接する部分）
Ｎ ニップ部
Ｐ 用紙（記録媒体）
ｇ 分離ギャップ
Ｓ 表面

特開２００７−３３４２０５号公報 特開２００７−２３３０１１号公報 特開２０１１−１８０２２０号公報

Claims (9)

1. 定着用のニップ部を形成しかつ軸方向両端部が非回転のベルト保持部材で保持された無端状定着ベルトに対して非接触となる先端を備え、前記ニップ部を経た記録媒体を前記先端で、回転する定着ベルトの表面から分離するための分離部材であって、
   前記先端を含む板状の分離部と、分離部の軸方向端部から軸方向に延び、分離部と同一平面上に配置され、かつ前記ベルト保持部材に当接する当接部とを一体に有し、前記ベルト保持部材に定着ベルトの軸方向と平行に延びる軸心を中心として回転可能に支持され、前記当接部をベルト保持部材に当接させることで、前記ベルト保持部材に位置決めされることを特徴とする分離部材。
2. 当接部のベルト保持部材と接触する部分を凸曲面状に形成した請求項１記載の分離部材。
3. 前記定着ベルトと、前記ベルト保持部材と、定着ベルトを加熱する加熱源と、定着ベルトの内周に配設されたニップ形成部材と、定着ベルトを介してニップ形成部材と当接することにより定着ベルトとの間に前記ニップ部を形成する対向回転体と、請求項１または２に記載された分離部材とを有する定着装置。
4. ベルト保持部材に、前記分離部材を回転可能に支持する軸部を設けた請求項３記載の定着装置。
5. ベルト保持部材に定着ベルトの内周に挿入される筒部を設け、この筒部よりも軸方向外側で分離部材の位置決め部をベルト保持部材に当接させた請求項３記載の定着装置。
6. ベルト保持部材に筒部よりも外径側に張り出すフランジ部を設け、フランジ部に分離部材の当接部を当接させる請求項５記載の定着装置。
7. ベルト保持部材のフランジ部のうち、分離部材の当接部と当接する部分を、定着ベルトの表面よりも外径側に配置した請求項６記載の定着装置。
8. 筒部とフランジ部の間にスリップリングを介在させた請求項７記載の定着装置。
9. 請求項３〜８の何れか１項に記載した定着装置を備える画像形成装置。

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