JP2012194444A

JP2012194444A - 定着装置及びその定着装置を備えた画像形成装置

Info

Publication number: JP2012194444A
Application number: JP2011059335A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Muramatsu; 智村松; Kunihiko Tomita; 邦彦富田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2012-10-11

Abstract

【課題】定着部材の耐久性を低下させることなく、記録媒体の良好な分離性を維持することができる定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】定着ベルト６１に対向する加圧ベルト６２の内周面に囲まれた空間に配置され、定着ベルト６１と加圧ベルト６２とを介して定着ローラ６３を押圧する加圧パッド６４を備える。加圧パッド６４は、定着ベルト６１と加圧ベルト６２とが離間するニップ部の出口側に、定着ローラ６３への押圧力を減少させる逃げ部が形成されている。加圧パッド６４の押圧面から前記逃げ部までを定着ベルト６１と加圧ベルト６２とを介して定着ローラ６３の弾性体層６３２に押圧させ、定着ベルト６１と加圧ベルト６２と定着ローラ６３の弾性体層６３２とを前記ニップ部の出口側で、加圧パッド６４の逃げ部の形状にならうように構成した。
【選択図】図３

Description

本発明は、定着装置及びその定着装置を備えた複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。

従来、この種の画像形成装置では、用紙等の記録媒体に担持された像を定着させるために、無端状の定着ベルトを用いた定着装置を備えたものが開示されている（特許文献１参照）。この定着装置に用いられる定着ベルトは、厚さが１５０〜７５０μｍと薄く、しかも低熱容量であるので、電源を入れてから画像形成可能状態までの間の立上り時間（待ち時間）が短く、この時の消費電力も小さい等の利点がある。

また、立上り時間のさらなる短縮を狙ってハロゲンヒータによるベルト内側からの直接加熱方式による定着装置（特許文献２参照）や、ＩＨ（Induction Heating；電磁誘導加熱）によるベルト直接加熱方式による像加熱装置（定着装置）（特許文献３参照）が開示されている。ハロゲンヒータはＩＨコイルよりも遥かに低コストであるため、ハロゲンヒータによる直接加熱方式がコスト面で有利である。

また、トナー画像を加熱し圧力をかけて記録紙に定着する定着装置では、溶融して強い粘着性を持ったトナーが定着ローラや定着ベルト等の定着部材に張り付くために、定着後の記録紙の分離性が重要な課題である。このため、定着後の記録紙を定着ローラや定着ベルト等の定着部材から分離させるために、定着部材との間に僅かな隙間をもって近接した分離板を備えた定着装置が開示されている（特許文献４参照）。特許文献４で開示された定着装置では、分離板と定着部材との間の隙間を調整可能に構成しているが、記録紙先端がこの隙間を通過してしまうと定着部材に巻き付いたままとなってしまうおそれがある。

定着部材の表面に分離爪を隙間無く当接させ、記録紙の分離性を向上させた定着装置が知られているが、定着部材の表面に傷を付けてしまうおそれがあり、定着部材の耐久性を著しく低下させてしまう欠点がある。特に、定着部材の定着面側に傷が付くと、傷跡がそのまま記録紙に転写されてしまったり、トナーがオフセットし易くなったりして、画像品質の低下を招いてしまう。

そこで、定着ローラの外周面に対し凸形に突出させた押圧部材により、接触部（ニップ部）の出口領域において定着ローラの弾性層での歪みを局所的に大きくして、定着後の記録材は、定着ローラに巻き付くことなく、厚みの薄い記録材に対しても剥離を効果的に行うことができる定着装置が開示されている（特許文献５参照）。

しかしながら、上記特許文献５で開示された定着装置では、接触部（ニップ部）の出口領域においてニップ圧力を局所的に大きくさせて、定着ローラの弾性層での歪みが局所的に大きくなるようにしているため、定着ベルトや定着ローラ（加圧ベルトや加圧ローラ）等に負担をかけて耐久性を低下させてしまう。特に、定着ローラの弾性層にスポンジを用いた場合、スポンジを圧縮させ過ぎると破泡し、弾性力が著しく低下してしまうため、画像の定着不良、光沢の低下、オフセット等の異常画像発生を招いてしまう。また、薄い定着ベルトを用いた場合も、ベルトの局部的な歪が度重なることによってベルトの折れや破損が生じやすくなり、耐久性の低下を招いてしまう。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、定着部材の耐久性を低下させることなく、記録媒体の良好な分離性を維持することができる定着装置及びその定着装置を備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、弾性体層を有するローラ状の定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、前記定着部材に対向する無端ベルト状の対向部材と、前記対向部材の内周面に囲まれた空間に配置され、前記対向部材を介して前記定着部材を押圧する押圧部材と、を備え、前記押圧部材の押圧力によって前記定着部材の弾性体層を弾性変形させ、該定着部材と前記対向部材との間に記録媒体が通過するニップ部を形成する定着装置であって、前記押圧部材は、前記定着部材と前記対向部材とが離間するニップ部の出口側に、該定着部材への押圧力を減少させる逃げ部が形成され、前記押圧部材の押圧面から前記逃げ部までを前記対向部材を介して前記定着部材の前記弾性体層に押圧させ、該対向部材と該定着部材の弾性体層とを前記ニップ部の出口側で、該押圧部材の逃げ部の形状にならうように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、無端ベルト状の定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、前記定着部材の内周面に接するように配置された弾性体層を有するローラと、前記定着部材に対向する無端ベルト状の対向部材と、前記対向部材の内周面に囲まれた空間に配置され、前記定着部材と前記対向部材とを介して前記ローラを押圧する押圧部材と、を備え、前記押圧部材の押圧力によって前記ローラの弾性体層を弾性変形させ、前記定着部材と前記対向部材との間に記録媒体が通過するニップ部を形成する定着装置であって、前記押圧部材は、前記定着部材と前記対向部材とが離間するニップ部の出口側に、前記ローラへの押圧力を減少させる逃げ部が形成され、前記押圧部材の押圧面から前記逃げ部までを前記定着部材と前記対向部材とを介して前記ローラの弾性体層に押圧させ、該定着部材と該対向部材と該ローラの弾性体層とを前記ニップ部の出口側で、該押圧部材の逃げ部の形状にならうように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の定着装置において、前記ニップ部の面圧が、該ニップ部の入口から前記押圧部材の前記逃げ部の手前まで略一定であり、該逃げ部から該ニップ部の出口までは該ニップ部の入口から該逃げ部の手前までに比べて低下するように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの定着装置において、前記押圧部材は剛体であり、前記逃げ部は段差で形成されていることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかの定着装置において、前記対向部材の内周面と摺動接触する前記押圧部材の逃げ部の角部は円弧又は面取り加工がされていることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、記録媒体に対して画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部で形成された前記記録媒体上の画像を定着させる定着装置と、を備えた画像形成装置であって、前記定着装置として、請求項１乃至５のいずれかの定着装置を用いたことを特徴とするものである。

本発明によれば、ローラ状又は無端ベルト状の定着部材と対向する対向部材の内周面に囲まれた空間に配置された押圧部材は、ローラ状又は無端ベルト状の定着部材と無端ベルト状の対向部材とが離間するニップ部の出口側に、前記定着部材に対する押圧力を減少させる逃げ部が形成されている。この逃げ部では、ローラ状の定着部材の弾性体層の弾性変形量、又は無端ベルト状の定着部材の内周面に接するローラの弾性体層の弾性変形量が、押圧部材による他の押圧部分に比べて小さくなるため、ニップ部の逃げ部に対応する出口側では内圧力（記録媒体の搬送方向に対して垂直方向に作用する圧力）がニップ部の他の部分に比べて小さくなる。これにより、ニップ部の出口側で記録媒体と定着部材との密着が弱まり、ニップ部の出口における記録媒体の分離性が向上する。また、逃げ部を設けない場合に比べ、ニップ部の出口における弾性体層の曲率が大きくなる（曲率半径が小さくなる）ため、定着ローラ又は無端ベルトと記録媒体との分離性が更に向上する。また、ニップ部の出口側の押圧力（内圧力）を大きくして分離性を向上させる従来技術と異なり、押圧力を小さくして分離性を向上させる構成であるため、定着ローラや無端ベルト等の定着部材の耐久性が低下することはない。よって、定着ローラや無端ベルト等の定着部材の耐久性を低下させることなく、記録媒体の良好な分離性を維持することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。画像ステーションの概略構成図。定着装置の概略構成図。加圧パッドの概略構成斜視図。定着ニップ部のニップ部内圧力とニップ幅における位置との関係を示すグラフ。他の実施形態に係る定着装置の概略構成図。さらに他の実施形態に係る定着装置の概略構成図。

[実施形態１]
図１に本発明を適用した画像形成装置の概略を示す。画像形成装置１００は、複写機、プリンタ、ファクシミリの複合機であってフルカラーの画像形成を行うことが可能になっているが、他の画像形成装置、すなわち、モノクロ機や、複写機、プリンタ、ファクシミリの単体、あるいは複写機とプリンタとの複合機等他の複合機であっても良い。画像形成装置１００は、プリンタとして用いられる場合には、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。これは画像形成装置１００がファクシミリとして用いられる場合も同様である。

画像形成装置１００は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシート状の記録媒体としてこれに画像形成を行なうことが可能である。画像形成装置１００は、記録媒体としての記録体である転写紙の両面に画像形成可能な両面画像形成装置でもある。

画像形成装置１００は、上下方向において中央位置を占めプリンタ部として機能する本体１０１と、本体１０１の上側に位置し原稿を読み取るスキャナとしての読取装置２１および原稿を積載され積載された原稿を読取装置２１に向けて送り出すＡＤＦといわれる原稿自動搬送装置である自動原稿給紙装置２２と、本体１０１の下側に位置し感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫと転写ベルト１１との間に向けて搬送される転写紙を積載した給紙テーブルとしての給紙装置であるシート給送装置２３とを有している。

画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な複数の像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫを並設したタンデム構造を採用したタンデム型の画像形成装置である。感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、同一径であり、画像形成装置１００の本体１０１の内部のほぼ中央部に配設された無端ベルトである中間転写体たる中間転写ベルトとしての転写ベルト１１の外周面側すなわち作像面側に、等間隔で並んでいる。

転写ベルト１１は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに対峙しながら図中時計方向である矢印Ａ１方向に移動可能となっている。各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに形成された可視像すなわちトナー像は、矢印Ａ１方向に移動する転写ベルト１１に対しそれぞれ重畳転写され、その後、転写紙に一括転写されるようになっている。このように画像形成装置１００は間接転写方式を採用している。よって画像形成装置１００はタンデム型間接転写方式の電子写真装置となっている。

転写ベルト１１に対する重畳転写は、転写ベルト１１がＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに形成されたトナー像が、転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写されるよう、転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫのそれぞれに対向する位置に配設され転写ベルト１１の内周面に接触配置された転写チャージャとしての１次転写装置としての１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫによる電圧印加によって、Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの真下の位置すなわち１次転写位置である転写位置にて行われる。なお、転写ベルト１１もこの転写に寄与するため、１次転写装置を構成しているといえる。

各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、Ａ１方向の上流側からこの順で並設されている。各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成するための、画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫに備えられている。

画像形成装置１００は、４つの画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫによって構成される画像形成部としての画像形成手段である作像部６０と、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの下方に対向して配設され、転写ベルト１１を備えた中間転写ユニットであるベルトユニットとしての転写ベルトユニット１０と、転写ベルト１１を挟んで作像部６０と反対の側において、転写ベルト１１に対向して配設され、転写ベルト１１に当接し、転写ベルト１１への当接位置において転写ベルト１１と同方向に回転し無端移動する転写部材としての紙搬送ベルトである搬送ベルトたる２次転写ベルト５を備え転写ベルト１１上のトナー像を転写紙に転写するとともに搬送する２次転写装置としての２次転写手段である２次転写ユニット７６とを有している。

画像形成装置１００はまた、画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫの上方に対向して配設された書き込み手段である光書き込み装置としての光書込みユニットである露光装置たる光走査装置８と、シート給送装置２３から搬送されてきた転写紙が当接してこの転写紙を一旦停止状態とし、画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫによるトナー像の形成タイミング言い換えると転写ベルト１１上のトナー像の位置に合わせた所定のタイミングで回転し、転写ベルト１１と２次転写ベルト５との間の転写部に向けて繰り出し送り込むレジストローラ対１３と、転写紙の先端がレジストローラ対１３に到達したことを検知する図示しないセンサとを有している。

画像形成装置１００はまた、２次転写ユニット７６によって転写ベルト１１上のトナー像を転写され搬送されてきた転写紙が進入し、転写紙にトナー像を定着させるためのベルト定着方式の定着ユニットとしてのベルト定着装置である定着装置６と、定着済みの転写紙を本体１０１外に排出する排紙経路と再度レジストローラ対１３に向けて搬送する反転経路とを備え転写紙を何れかの経路に搬送する排紙ユニット７９と、２次転写ユニット７６および定着装置６の下方に、作像部６０と平行に配設され、転写紙の表裏両面に画像を記録すべく、排紙ユニット７９が一方の面に画像を形成された転写紙を反転経路に搬送した場合に、その転写紙をスイッチバックして反転させ、再度、レジストローラ対１３に向けて搬送する再給紙ユニットとしてのシート反転装置である用紙反転装置たる両面ユニット９６とを有している。

画像形成装置１００はまた、本体１０１外部に配設され画像形成済みの転写紙を積載するスタック部としての排紙トレイ７５と、図１における本体１０１の右側面に配設された手差し給紙装置３３と、画像形成装置１００の操作を行う図示しない操作パネルと、画像形成装置１００全体の動作を制御する制御部としての図示しない制御手段とを有している。

転写ベルトユニット１０は、転写ベルト１１の他に、１次転写手段としての１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫと、転写ベルト１１を巻き掛けられ掛け回し張架した第１ないし第３の支持ローラである、転写ベルト１１を回転駆動する回転駆動ローラとしての駆動ローラ７２、従動ローラとしての転写入口ローラ７３および従動ローラとしてのテンションローラ７４と、テンションローラ７４との間に転写ベルト１１を挟み込み転写ベルト１１表面をクリーニングするベルトクリーニング装置としての中間転写ベルトクリーニング装置１４と、駆動ローラ７２を回転駆動することで転写ベルト１１をＡ１方向に無端移動させる図示しないベルト駆動モータと、画像形成が２色以上の多色画像で行われるか黒色のみの単色画像すなわちモノクロ画像で行われるかに応じて転写ベルト１１等を変位させる図示しない転写ベルトユニット駆動手段とを有している。なお回転駆動ローラはテンションローラ７４または転写入口ローラ７３によって構成してもよく、この場合はその他のローラが従動回転することとなる。

転写ベルトユニット駆動手段は、画像形成が２色以上の多色画像で行われるときには、転写ベルト１１が図１に示すように略水平に張架される態位として転写ベルト１１を各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに接触させ、画像形成がモノクロ画像で行われるときには、テンションローラ７４を変位させ同図左方を下側に変位させるようにして転写ベルト１１を感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃから離間させ転写ベルト１１が各感光体ドラム２０ＢＫのみに接触する態位とする。なお、画像形成がモノクロ画像で行われるときには、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃの回転をはじめとして画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃの各構成の動作が停止される。なお、このような構成においては、４つの画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫは、Ａ１方向上流から、画像ステーション６０Ｃ、６０Ｍ、６０Ｙ、６０ＢＫの順で横に並べ、後述のような現像を行うことが好ましいが、何れにしても、作像部６０は、テンションローラ７４と駆動ローラ７２との間に張り渡し架け渡された直線状の転写ベルト１１上に配置される。また、このように、画像を形成する色の順番は、画像形成装置１００の持つ狙いや特性によって異なってくるものであり、限定されるものではない。

２次転写ユニット７６は、２次転写ベルト５の他に、２次転写ベルト５を巻き掛けた張架ローラである、駆動ローラ１５及び従動ローラ１６と、２次転写ベルト５に対向して配設され転写ベルト１１を介して押圧され圧接された対向ローラとしてのバックアップローラである転写入口ローラ７３と、トナーと逆極性の２次転写バイアスを駆動ローラ１５に印加する図示しない電源とを有している。

駆動ローラ１５と転写入口ローラ７３とは、これらの間に転写ベルト１１と２次転写ベルト５とを挟み込んでおり、この挟み込みにより、転写ベルト１１と２次転写ベルト５とが接触する２次転写ニップが形成されている。２次転写ニップには、２次転写バイアスの印加により、後述するようにして転写ベルト１１上に担持されたトナー像を、転写ベルト１１側から駆動ローラ１５側に向けて静電移動させる、２次転写電界が形成される。かかるトナー像は、後述するようにしてレジストローラ１３により転写ベルト１１と２次転写ローラ５との間に搬送されてきた転写紙に、２次転写電界、ニップ圧によって転写される。

２次転写ユニット７６は、転写ベルト１１からトナー像を転写された転写紙を定着装置６へと搬送するシート搬送機能も備えているが、２次転写ユニット７６としては、転写ローラや非接触のチャージャを採用した構成を用いても良く、この場合には他に転写紙を定着装置６に向けて搬送する部材を要する。

光走査装置８は、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの表面によって構成された被走査面をそれぞれ走査して露光し、静電潜像を形成するための、画像信号に基づくレーザービームとしての図２に示すレーザー光Ｌを発する図示しない光源と、光源によって発せられたレーザー光をその回転により走査する図示しないポリゴンミラーと、ポリゴンミラーを回転駆動する図示しないポリゴンモータと、ポリゴンミラーによって走査されたレーザー光を感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂ上に結像させ走査する図示しないｆ−θレンズ、反射ミラー等の図示しない多数の光学素子とを有している。光源としてはＬＥＤを用いてもよい。

定着装置６は、トナー像を担持した転写紙を定着ニップに通すことで、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を転写紙の表面に定着する定着工程を行うようになっている。定着装置６の詳細については後述する。

排紙ユニット７９は、定着装置６から搬送されてきた定着済みの転写紙を、両面ユニット９６に向けて搬送する搬送ローラ９７と、本体１０１外に排出する排紙ローラ９８と、定着済みの転写紙を搬送ローラ９７のある反転経路に導いて両面ユニット９６に進入させるか、排紙ローラ９８のある排紙経路に導いて本体１０１外に排出するかを切り換える切換爪９４とを備えている。

両面ユニット９６は、排紙ユニット７９から搬送されてきた、一方の面に画像形成された転写紙を一旦積載するトレイ９２と、トレイ９２上の転写紙をスイッチバックさせる反転ローラ９３と、反転ローラ９３によってスイッチバックされた転写紙をレジストローラ１３に向けて送り出す給紙ローラ９５等を有している。

シート給送装置２３は、複数枚の転写紙を紙束の状態で収容可能な給紙カセット２５を鉛直方向に複数重なるように配置したペーパーバンク２６と、給紙カセット２５に積載された転写紙のうち最上位の転写紙の上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ２４と、給送ローラ２４により繰り出された転写紙を１枚ずつ分離する分離ローラ２７と、給紙ローラ２４及び分離ローラ２７により送り出された転写紙が通過する給紙路２９とを有している。

給紙路２９は、給紙ローラ２４及び分離ローラ２７により送り出された転写紙をレジストローラ対１３に向けて搬送するための搬送ガイド板３７及び搬送ローラ２８と、転写紙の搬送方向下流端に位置するレジストローラ１３とを備え、搬送ローラ２８によって搬送される転写紙をシート給送装置２３から本体１０１内に連続するように設けられており、本体１０１内の給紙路２９にも搬送ローラ２８が配設されている。

シート給送装置２３は、給送ローラ２４が図中反時計回り方向に回転駆動され、分離ローラ２７が作用することにより、最上位の転写紙を給紙路２９内に導き、搬送ローラ２８の回転によりレジストローラ対１３に向けて給送し、搬送された転写紙がレジストローラ対１３に突き当てて止められるようになっている。

手差し給紙装置３３は、転写紙を積載する手差しトレイ３４と、手差しトレイ３４に積載された転写紙のうち最上位の転写紙の上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ３５と、給送ローラ３５により繰り出された転写紙を１枚ずつ分離する分離ローラ３６と、手差しトレイ３４上に転写紙が載置されたことを検知する用紙センサとを有している。

手差し給紙装置３３は、給送ローラ３５が図中時計回り方向に回転駆動され、分離ローラ３６が作用することにより、最上位の転写紙を本体１０１側の給紙路２９内に導くとともにレジストローラ対１３に向けて給送し、搬送された転写紙がレジストローラ対１３に突き当てて止められるようになっている。

読取装置２１は、原稿を載置するコンタクトガラス２１ａ、コンタクトガラス２１ａに載置された原稿に光を照射する図示しない光源及び光源から原稿に照射され反射された光を反射する図示しない第１の反射体を備え図１における左右方向に走行する第１走行体２１ｂ、第１走行体２１ｂの反射体によって反射された光を反射して１８０度方向を変える図示しない一対の第２の反射体を備えた第２走行体２１ｃ、第２走行体２１ｃからの光を結像するための結像レンズ２１ｄ、結像レンズ２１ｄを経た光を受け原稿の内容を読み取る読み取りセンサ２１ｅ等を備えている。

自動原稿給紙装置２２は原稿を載置する原稿台２２ａを有している。自動原稿給紙装置２２は読取装置２１に対して回動自在であって、上方に向けて回動したときコンタクトガラス２１ａを露出させるようになっている。

操作パネルは、液晶ディスプレイ、複写を開始するためのコピースタートスイッチ等として機能するスタートボタン、複写枚数等を入力するためのテンキー等の各種キーボタン等を有する操作表示部となっている。操作パネルにおいては、画像形成を多色画像で行うかモノクロ画像で行うかを指定可能となっているとともに、転写紙の片面だけに画像を形成するモードである片面プリントモードを設定可能となっている。片面プリントモードには、ダイレクト排出モード、反転排出モード、反転デカール排出モードが含まれ、このうちの１つが選択される。

制御手段は、ＣＰＵ、記憶手段としてのメモリ等を備えている。

画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫについて、そのうちの一つの、感光体ドラム２０Ｙを備えた画像ステーション６０Ｙの構成を代表して構成を説明する。なお、他の画像ステーションの構成に関しても実質的に同一であるので、以下の説明においては、便宜上、感光体ドラム２０Ｙを備えた画像ステーションの構成に付した符号に対応する符号を、他の画像ステーションの構成に付し、詳細な説明については適宜省略することとし、符号の末尾にＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫが付されたものはそれぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像形成を行うための構成であることを示すこととする。

図２に示すように、感光体ドラム２０Ｙを備えた画像ステーション６０Ｙは、感光体ドラム２０Ｙの周囲に、図中反時計方向であるその回転方向Ｂ１に沿って、１次転写ローラ１２Ｙと、画像濃度検出手段１７Ｙと、クリーニング手段としての感光体クリーニング装置である１次転写クリーニング装置たるクリーニング装置７０Ｙと、除電手段としての除電装置９０Ｙと、帯電手段である帯電ユニットとしての帯電装置３０Ｙと、現像手段としての現像ユニットである現像装置８０Ｙと、これらを一体化したカートリッジケース５９Ｙとを有している。

感光体ドラム２０Ｙと、クリーニング装置７０Ｙと、除電装置９０Ｙと、帯電装置３０Ｙと、現像装置８０Ｙと、画像濃度検出手段１７Ｙとはカートリッジケース５９Ｙによって一体化されており、プロセスカートリッジとしての画像ステーション６０Ｙを構成している。プロセスカートリッジとしての画像ステーション６０Ｙは、カートリッジケース５９Ｙを、本体１０１に固定された図示しないガイドレールに沿って本体１０１に対して引き出し自在であるとともに、本体１０１に押し込むことが可能であり、本体１０１に対して着脱自在に設置されている。

プロセスカートリッジとしての画像ステーション６０Ｙは、本体１０１に押し込むと、画像形成に適した所定の位置に装填され、位置決めされるようになっている。このようにプロセスカートリッジ化することは、交換部品として取り扱うことが可能であるため、メンテナンス性が著しく向上し、大変好ましい。またプロセスカートリッジの要素である各部の寿命が同等とされているため、不要な交換が防止、抑制され、さらに好ましい構成となっている。

プロセスカートリッジとしての画像ステーション６０Ｙは、感光体ドラム２０Ｙと、クリーニング装置７０Ｙと、除電装置９０Ｙと、帯電装置３０Ｙと、現像装置８０Ｙと、画像濃度検出手段１７Ｙとのうち、少なくとも感光体ドラム２０Ｙと他の１つの構成とが、一体化されることによって構成され、本体１０１に着脱自在に設置されるユニットである。

１次転写ローラ１２Ｙが転写ベルト１１を感光体ドラム２０Ｙに向けて押圧して形成された、転写ベルト１１と感光体ドラム２０Ｙとの当接位置である１次転写ニップは、感光体ドラム２０Ｙ上のトナー像が転写ベルト１１に転写される転写位置ＮＰを構成している。なお１次転写装置は本実施形態のようなローラ状に限らず、導電性のブラシ形状、非接触のコロナチャージャなどによって構成してもよい。

感光体ドラム２０Ｙの線速は２００ｍｍ／ｓ、直径はφ５０ｍｍ、厚みは３０μｍである。

除電装置９０Ｙは、感光体ドラム２０Ｙの表面に近接して配設された図示しない除電ランプを備えており、感光体ドラム２０Ｙの表面を除電して電気的に清浄な状態とすることでかかる表面の電位を初期化する除電工程を行うものである。

帯電装置３０Ｙは、感光体ドラム２０Ｙの表面に当接して従動回転する帯電ローラ３１Ｙと、帯電ローラ３１Ｙに当接し従動回転する帯電クリーニング部材としてのクリーニングローラ３２Ｙとを有している。

帯電ローラ３１Ｙには、直流に交流成分のバイアスを重畳印加する図示しない電圧印加手段が接続されており、感光体ドラム２０Ｙと対向する帯電領域において、除電装置９０Ｙによって除電された感光体ドラム２０Ｙの表面を所定の極性に一様に帯電する帯電工程を行うようになっている。帯電ローラ３１Ｙによる感光体ドラム２０Ｙの帯電電位すなわち露光前電位Ｖ０は−７００Ｖである。

クリーニングローラ３２Ｙは帯電ローラ３１Ｙに従動回転することで帯電ローラ３１Ｙをクリーニングするようになっている。

このように、本実施形態では、接触ローラを用いた帯電システムを採用しているが、帯電システムは、近接ローラを用いたものであっても良いし、非接触のスコロトロンチャージャを採用したものであっても良い。

図１に示した光走査装置８は、感光体ドラム２０Ｙに帯電装置３０Ｙが対向した帯電領域と現像装置８０Ｙが対向した現像領域との間の領域に、光変調及び偏向されたレーザー光Ｌを走査しながら照射して、帯電装置３０Ｙにより帯電された後の感光体ドラム２０Ｙの表面の被走査面をスポット照射によって露光し、現像装置８０Ｙによってイエロートナー像として可視像化される、画像情報に応じた静電潜像を書き込む静電潜像形成工程を行うようになっている。光走査装置８による感光体ドラム２０Ｙ表面のビームスポット径は５０×６０μｍ、光量は０．４７ｍＷとなっている。光走査装置８による露光後の感光体ドラム２０Ｙの帯電電位すなわち露光後電位ＶＬは−１２０Ｖである。

図２に示すように、現像装置８０Ｙは、感光体ドラム２０Ｙに近接対向して配設されたトナーとキャリアとを含む二成分現像剤（以下、現像剤）を担持する現像ローラ８１Ｙと、現像ローラ８１Ｙ上の現像剤を一定の高さに規制するドクターブレード８２Ｙと、互いに平行に配設され、現像剤を攪拌するとともに現像ローラ８１Ｙに現像剤を供給するためのスクリュである第１搬送スクリュ８３Ｙ及び第２搬送スクリュ８４Ｙと、第１搬送スクリュ８３Ｙと第２搬送スクリュ８４Ｙとの間に設けられた仕切り板である仕切り壁８７Ｙと、これらを収容した、カートリッジケース５９Ｙの一部によって構成された現像ケース８５Ｙとを有している。

現像装置８０Ｙはまた、第１搬送スクリュ８３Ｙの下方において現像ケース８５Ｙに取り付けられたトナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサ８６Ｙと、イエロートナーを収容したトナーボトル８８Ｙと、直流成分の現像バイアスを現像ローラ８１Ｙに印加する図示しないバイアス印加手段と、現像ローラ８１Ｙ、第１搬送スクリュ８３Ｙ、第２搬送スクリュ８４Ｙ等を駆動する図示しない駆動手段としての現像駆動手段等とを有している。

第１搬送スクリュ８３Ｙと第２搬送スクリュ８４Ｙと仕切り壁８７Ｙとは、現像剤を撹拌しながら搬送し現像ローラ８１Ｙに供給して付着させる撹拌部３８Ｙを構成している。

現像ローラ８１Ｙとドクターブレード８２Ｙとは、撹拌部３８Ｙよりも高い位置を占め、現像ローラ８１Ｙに付着した現像剤のうちのトナーを感光体ドラム２０Ｙに転移させる現像部３９Ｙを構成している。

現像ローラ８１Ｙは、その表面に現像剤を担持する現像剤担持体である図示しない現像スリーブと、現像スリーブの内部に固設された図示しない複数のマグネットとを有している。

ドクターブレード８２Ｙは、その先端が現像スリーブに近接するように配設されている。

バイアス印加手段は現像スリーブに、感光体ドラム２０Ｙの、露光部と非露光部との間の適当な大きさの現像バイアスを印加する。

現像装置８０Ｙ内には、仕切り壁８７Ｙにより、現像ローラ８１Ｙと第１搬送スクリュ８３Ｙとを収容した第１供給部と、第２搬送スクリュ８４Ｙを収容した第２供給部とが分かれた状態で形成されている。

現像ケース８５Ｙ内の現像剤は、磁性キャリアと、帯電極性がマイナスのカラートナーであるイエロートナーとを含む二成分現像剤であって、この現像剤には、トナーボトル８８Ｙからイエロートナーが補給、供給され、第１搬送スクリュ８３Ｙ及び第２搬送スクリュ８４Ｙによって、供給されたイエロートナーと現像剤とが攪拌搬送されながら攪拌混合され、摩擦帯電され、現像ローラ８１Ｙに供給され、マグネットローラによって汲み上げられて現像スリーブに保持され、現像スリーブ上に磁気ブラシが形成される態様で担持される。

現像ローラ８１Ｙは、現像スリーブの回転により、ドクターブレード８２Ｙによって現像剤の担持量を規制され層厚を規制されて磁気ブラシが適正な量に穂切りされ、切り落とされた現像剤は撹拌部３８Ｙに戻される。現像ローラ８１Ｙはまたその回転及びバイアス印加手段による現像バイアスにより、現像ローラ８１Ｙと感光体ドラム２０Ｙとの間の現像領域に、ドクターブレード８２Ｙによって量を適量とされた現像剤を運び、現像剤中のイエロートナーが感光体ドラム２０Ｙの表面に形成された静電潜像に静電的に移行して、静電潜像をイエロートナー像として顕在化させ画像として可視像化する現像工程を行うようになっている。

現像によりイエロートナーを消費した現像剤は、現像ローラ８１Ｙの回転に伴ってマグネットローラの磁力が減少した位置で現像スリーブから離れ、撹拌部３８Ｙに戻る。

この繰り返しにより撹拌部３８Ｙ内のトナー濃度が低くなり、これがトナー濃度センサ８６Ｙによって検知されると、トナー濃度が所定の濃度に達したことがトナー濃度センサ８６Ｙによって検知されるまで、トナーボトル８８Ｙからトナーが補給、供給される。

本実施形態では、バイアス印加手段により直流成分の現像バイアスを印加しているが、現像バイアスは、交流成分であっても良いし、直流成分に交流成分を重畳したものであっても良い。

クリーニング装置７０Ｙは、その筐体をなした、カートリッジケース５９Ｙの一部によって構成されたクリーニングケース７１Ｙと、クリーニングケース７１Ｙの内部に収納されその先端が感光体ドラム２０Ｙに当接し感光体ドラム２０Ｙ上の転写残留物である転写残トナー、キャリア、紙粉等の異物を掻き取って回収しクリーニングするクリーニング工程を行うクリーニング部材としてのクリーニングブレード７８Ｙと、クリーニングブレード７８Ｙをクリーニングケース７１Ｙに対して支持したブレード支持体７３Ｙと、ブレード支持体７３Ｙをクリーニングケース７１Ｙに回動可能に支持した支軸７７Ｙと、クリーニングブレード７８Ｙをそのエッジが感光体ドラム２０Ｙに圧接するように感光体ドラム２０Ｙに所定の弾性力で押し当てるばね７９Ｙとを有している。

クリーニング装置７０Ｙはまた、クリーニングケース７１Ｙに回転自在に支持され、クリーニングブレード７８Ｙによって、感光体ドラム２０Ｙ上から転写残トナー等が掻き取られ、また除去されることによって生じた廃トナー等の不要物を図２における紙面手前側の片側に寄せて排出する廃トナー搬送スクリュとしての回収スクリュである排出スクリュ１８Ｙと、感光体ドラム２０Ｙを保護する滑剤である潤滑剤としての保護剤４２Ｙを感光体ドラム２０Ｙに塗布する保護膜形成手段である滑剤塗布装置である潤滑剤塗布装置としての保護膜形成装置４０Ｙとを有している。

保護膜形成装置４０Ｙは、バー状に成形された固形の潤滑剤である像担持体保護剤、像搬送体保護剤としての保護剤４２Ｙと、感光体ドラム２０Ｙの回転方向Ｂ１に対し逆方向すなわちカウンタ方向となるＤ１方向に回転し、感光体ドラム２０Ｙを保護するために保護剤４２Ｙを掻き取り感光体ドラム２０Ｙに供給して塗布する保護剤供給部材である掻き取り部材としての潤滑剤塗布部材たる潤滑剤塗布ブラシとしてのファーブラシたる塗布ブラシである滑剤塗布用ブラシローラたるブラシローラ４７Ｙとを有している。

保護膜形成装置４０Ｙはまた、保護剤４２Ｙを保持してクリーニングケース７１Ｙに対して支持し、保護剤４２Ｙをブラシローラ４７Ｙに接離する方向に支持した潤滑剤保持部材としての支持体４９Ｙと、支持体４９Ｙを介して保護剤４２Ｙをブラシローラ４７Ｙに押圧する押圧手段としての弾性部材たる加圧バネである潤滑剤加圧バネとしてのバネ部材たるバネ４８Ｙとを有している。

保護膜形成装置４０Ｙはまた、クリーニングブレード７８Ｙと、電圧印加手段と、現像駆動手段によって構成されブラシローラ４７Ｙを回転駆動するための駆動手段としての潤滑剤塗布駆動手段とを有している。

ブラシローラ４７Ｙは、Ｂ１方向において転写位置ＮＰよりも下流側且つ後述するクリーニング位置ＣＰよりも上流側の位置ＴＰで感光体ドラム２０Ｙに当接し、この位置ＴＰで保護剤４２Ｙを感光体ドラム２０Ｙに塗布することが可能となっている。この位置ＴＰは潤滑剤塗布位置となっている。

ブラシローラ４７Ｙは、潤滑剤塗布駆動手段からの回転駆動力の伝達によってＤ１方向に回転する。この回転により、保護剤４２Ｙがブラシローラ４７Ｙの繊維部分に掻き取られて付着した後、ブラシローラ４７Ｙが感光体ドラム２０Ｙに当接している状態において、潤滑剤塗布位置ＴＰで感光体ドラム２０Ｙ表面に塗布される。

クリーニングブレード７８Ｙは、ポリウレタンゴム製であり、いわゆるカウンタータイプ言い換えるとリーディングタイプに類する角度で感光体ドラム２０Ｙに当接している。クリーニングブレード７８Ｙが感光体ドラム２０Ｙに当接し感光体ドラム２０Ｙ上の転写残トナー等の不要物がクリーニングされる位置はクリーニング位置ＣＰとなっている。

クリーニングブレード７８Ｙは、クリーニング位置ＣＰにおいて、ブラシローラ４７Ｙによって潤滑剤塗布位置ＴＰで感光体ドラム２０Ｙに塗布ないし供給された保護剤４２Ｙを感光体ドラム２０Ｙ上に塗布し感光体ドラム２０Ｙ表面に皮膜状の保護層である保護膜を形成する塗布ブレードとして機能する。クリーニングブレード７８Ｙは、感光体ドラム２０Ｙ上の保護剤４２Ｙに多少の分布ムラがあってもこれを解消するように感光体ドラム２０Ｙ上に保護剤４２Ｙを均す。

このように、ブラシローラ４７Ｙが回転駆動するとクリーニング装置７０Ｙが保護膜形成装置４０Ｙとして駆動していることになる。なお、ブラシローラ４７Ｙの回転方向はＢ１方向と逆方向でなく順方向でも良い。

保護剤４２Ｙによって感光体ドラム２０Ｙ表面に形成される皮膜は、近接放電による感光体ドラム２０Ｙ表面の劣化を防止する機能を有しており、保護膜形成装置４０Ｙは放電劣化防止手段として機能するものである。ここでいう劣化とは、放電による感光体ドラム２０Ｙの磨耗及びこの磨耗の加速、ならびに感光体ドラム２０Ｙ表面の活性化の両方を指している。

また、かかる皮膜は、感光体ドラム２０Ｙとクリーニングブレード７８Ｙとが互いに摩擦しあうことによって生じる磨耗等の劣化も防止し、保護膜形成装置４０Ｙは摩擦劣化防止手段として機能するものである。

このように、保護膜形成装置４０Ｙは、保護剤４２Ｙを感光体ドラム２０Ｙ表面に塗布することにより、これら劣化を抑制している。

さらに、保護膜形成装置４０Ｙは、ブラシローラ４７Ｙが感光体ドラム２０Ｙに接触した接触ブラシとなっており、クリーニングブレード７８と同様に、感光体ドラム２０Ｙ上の転写残トナー等の不要物をクリーニングするクリーニング部材としてのクリーニングブラシとして機能する。

このような構成の画像形成装置１００において、複写を行うときには、自動原稿給紙装置２２の原稿台２２ａに原稿をセットするか、自動原稿給紙装置２２を上方に回動してコンタクトガラス２１ａ上に原稿を載置したうえで自動原稿給紙装置２２を下方に回動して閉じ原稿を押さえた状態としたうえで、操作パネルのスタートボタンを押下する。なお、自動原稿給紙装置２２にセットされる原稿は、たとえば束状のシート原稿であり、コンタクトガラス２１ａ上にセットされる原稿は、たとえば本状に綴じられている片綴じ原稿である。画像形成装置１００をプリンタとして使用する場合には、画像形成装置１００に接続したＰＣ等の外部入力装置において画像形成を行う画像データを選択、入力等したうえで画像形成開始の操作を行う。

複写を行う場合であって、原稿を原稿台２２ａにセットした場合には、セットした原稿がコンタクトガラス２１ａ上に送り出されてから読取装置２１による原稿の読み取りが行われ、また、原稿をコンタクトガラス２１ａ上に載置したときにはスタートボタンの押下によって読取装置２１による原稿の読み取りが行われ、画像データが生成される。

生成された画像データ又は入力された画像データに基づいて、上述の構成の画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫが作動する。また、スタートボタンの押下により、かかる原稿読取動作と並行して、各プロセスカートリッジである画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫ内の各機器や、転写ベルトユニット１０、２次転写ユニット７６、定着装置６等がそれぞれ駆動を開始する。たとえば、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫ、転写ベルト１１、定着ベルト６４の回動が開始される。

画像ステーション６０Ｙにおいては、上述したように、感光体ドラム２０Ｙは、Ｂ１方向への回転に伴い、帯電装置３０Ｙにより表面を一様に帯電され、光走査装置８により静電潜像を形成され、この静電潜像を現像装置８０Ｙによりイエロー色のトナーにより現像され、イエロー色のトナー像を１次転写ローラ１２Ｙによって転写ベルト１１に１次転写されて第１の転写工程が行われ、転写後に残留したトナーを含む不要物をクリーニング装置７０Ｙにより除去されて除電装置９０Ｙ、帯電装置３０Ｙによる次の除電、帯電に供される。このとき、潤滑剤４２Ｙはその表面の凹凸が抑制ないし防止されるとともに適した粒径で感光体ドラム２０Ｙに塗布され、感光体ドラム２０Ｙの状態が良好に保たれること等により、イエロー色のトナー像が良好に形成される。

他の感光体ドラム２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにおいてもその状態が良好に保たれながら同様に各色のトナー像が良好に形成等され、形成された各色のトナー像すなわち単色画像は、１次転写ローラ１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫにより、Ａ１方向に移動する転写ベルト１１上の同じ位置に順次１次転写される。転写ベルト１１上に重ね合わされたトナー像によって構成された４色重ね合わせトナー像すなわち４色トナー像であるフルカラーの合成カラー画像は、転写ベルト１１のＡ１方向の回転に伴い、２次転写ベルト５との対向位置である２次転写ニップまで移動し、転写紙に２次転写されて第２の転写工程が行われ、転写紙上にフルカラー画像が担持される。

転写ベルト１１と２次転写ベルト５との間に搬送されてきた転写紙は、スタートボタンの押下により、シート給送装置２３の１つの給送ローラ２４が選択されこの回転によって対応する給紙カセット２５から繰り出されてフィードされたものであるか、または、手差し給紙装置３３の給送ローラ３５の回転によって手差しトレイ３４から繰り出されてフィードされたものであるか、または、両面ユニット９６から給紙ローラ９５によって繰り出されてフィードされたものであるかの何れかであって、レジストローラ対１３によって、センサによる検出信号に基づいて、転写ベルト１１上のトナー像の先端部が２次転写ベルト５に対向するタイミングで送り出されたものである。かかるフィード動作は、上述の原稿読取動作と略同時に開始される。

転写紙は、すべての色のトナー像を転写され、担持すると、定着装置６に進入し、無端ベルト状の定着部材としての定着ベルト６１と加圧ベルト６２との間の定着部を通過する際、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を定着され、この定着工程により転写紙上に良好なカラー画像が形成される。定着装置６を通過した定着済みの転写紙は、切換爪９４の態位に応じて、排紙ローラ９８を経て排紙トレイ７５上にスタックされるか、または両面複写モードが選択されている場合には搬送ローラ９７を経て両面ユニット９６に進入して両面画像形成に備える。一方、２次転写を終えた転写ベルト１１は、中間転写ベルトクリーニング装置１４によってこれに残留する残留トナー等を除去されてクリーニングされ、次の画像形成に備える。

このような画像形成を行うとき、定着ベルト６１は回転駆動されるとともに対向部材としての加圧ベルト６２による圧力を受けるが、良好な定着を行い高画質の画像形成を行うには、定着ベルト６１や加圧ベルト６２等の定着部材の経時劣化を抑制ないし防止することが重要である。そこで、定着装置６においては、定着ベルト６１や加圧ベルト６２等の経時劣化への対策が施されている。この点を含め、定着装置６の詳細について説明する。

図３は、定着装置６の概略構成図である。図３に示すように、定着装置６は、定着ベルト６１、定着ローラ６３、加圧ベルト６２、押圧部材としての加圧パッド６４、及び、定着ベルト６１を加熱する加熱手段としての誘導加熱部６５から主に構成されている。そして、定着ベルト６１は、定着ローラ６３の周囲に隙間が無いように巻かれ、加圧ベルト６２の内部に設けられた加圧パッド６４は定着ベルト６１を介して定着ローラ６３を加圧して定着ニップ部Ｎを形成する。誘導加熱部６５は、定着ベルト６１の上部の外側に設けら、定着ベルト６１を加熱する。

定着装置６はその他、一部図示を省略するが、定着ローラ６３を回転駆動する駆動手段と、加圧パッド６４を定着ローラ６３に向けて加圧する加圧手段と、加圧パッド６４を支持するステー６４１と、定着ベルト６１を挟んで定着ローラ６３に対向する位置に配設され定着ベルト６１の外周面の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ６１１と、温度センサ６１１の検知信号を入力されこの検知信号に応じて定着ベルト６１の外周面の温度が所定の温度となるように誘導加熱コイル６５１の通電を制御する温度制御手段としての温度制御装置と、定着ニップ部Ｎの下流側すなわち図３における左方に配設され、回転する定着ベルト６１及び加圧ベルト６２の表面側に設けられ転写紙を定着ベルト６１及び加圧ベルト６２からそれぞれ剥離するための分離板６６をそれぞれ有している。

上記加圧パッド６４の加圧手段は、ばねと梃子（てこ）とによる加圧により加圧パッド６４を定着ローラ６３に向けて加圧し、定着ベルト６１と加圧ベルト６２との間に定着ニップ部Ｎを形成する。

定着ローラ６３は金属の芯金６３１の周りに弾性体層としての弾性体６３２が設けられている。弾性体６３２は、ゴムスポンジ等のスポンジ、柔らかいゴム等から選択された素材によって構成されている。弾性体６３２をスポンジで構成した場合には、高断熱性により温度の立ち上がりが良く、変形量が多く取れて、定着ローラ６３の回転方向に沿って大きなニップ幅が確保される点で有利である。ただし、経時での弾性力の低下などが課題である。

定着ベルト６１は、無端状の基材としての支持体と、支持体の表面に設けられた表面層とを有している。支持体は誘導加熱により発熱するニッケル等の強磁性材料からなる層、銅等の透磁性の低い材料からなる調整手段としての磁束遮蔽層等で構成されている。また、ベルトの強度を補うためにポリイミド等の耐熱性の樹脂と組合せ多層にして用いることもできる。支持体の厚さは１００μｍ以下の薄肉のものが熱容量を抑える点から望ましく、本実施形態では２０〜６０μｍである。表面層は、転写紙、トナーと加圧接触するため、高離型性シリコーンゴム等からなる厚さ１００〜３００μｍの弾性層と、弾性層の表面を被覆した離型性の高い樹脂によって形成された厚さ５〜４０μｍの最外層とで構成されている。かかる樹脂としては、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などの高分子樹脂が使用され、本実施形態ではＰＦＡを弾性層にコートして形成されている。定着ベルト６１の回転方向における長さは、図３に示す定着ベルト６１で３０ｍｍ程度である。加圧ベルト６２の回転方向における長さは、２５ｍｍ程度である。

温度センサ６１１は、図３では非接触のセンサとしてサーモパイルが用いられている。但し通紙の障害にならない場合は、接触式の熱伝対、サーミスタ等でも良い。

駆動手段（不図示）は、本体側に備えられた駆動部によって駆動されるギヤ等を有しており、定着ローラ６３を回転駆動するとともに、定着ニップ部Ｎにおける摩擦により定着ベルト６１及び加圧ベルト６２を１００〜３００ｍｍ／ｓｅｃの線速で従動回転によって等速で駆動する。

定着ニップ部Ｎの幅すなわち定着ローラ６３の回転方向に沿ったニップ幅は、定着ローラ６３の直径、加圧パッド６４の当接面の幅、弾性層６３２の厚さや硬度の調整により、所望の値に設定される。定着ニップ部Ｎの温度と面圧とは、画像ズレ、光沢不足、粒状性の悪いブツブツとして微小ムラのあるいわゆる柚子肌等の画像不良が発生しないように、温度制御装置、加圧パッド６４の加圧手段により、所定の熱量と圧力とが付与される条件で設定されている。

誘導加熱部６５は、磁束を発生し、定着ベルト６１を加熱する。誘導加熱部６５は、誘導加熱コイル６５１、コイルガイド６５２、及び、センターコア６５３及びサイドコア６５４を有するコア部６５５を備えて構成されている。コイルガイド６５２は、耐熱性の高い樹脂材料等からなり、誘導加熱コイル６５１及びコア部６５５を保持する。コア部６５５は、フェライト等の透磁性の高い材料からなる。センターコア６５３は、誘導加熱コイル６５１の中央に設置され、サイドコア６５４は、誘導加熱コイル６５１の端部に設置されている。このように構成された誘導加熱部６５は、定着ベルト６１に対向する位置である加熱位置で定着ベルト６１を加熱する加熱手段として機能することになる。

定着ベルト６１の外周面上であって幅方向中央部には、定着ベルト６１の幅方向中央部の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ６１１が設置されている。そして、図示しない温度検出比較回路は、温度センサ６１１によって検知された検知結果に基いて、誘導加熱部（誘導加熱コイル６５１）６５を制御する。温度センサ６１１の温度検出素子としては、サーミスタやサーモパイル等を用いることができる。また、図示は省略するが、定着ベルト６１の外周面の一部（幅方向中央部）には、サーモスタットが当接されている。そして、サーモスタットで検知した定着ベルト６１の温度が所定の温度を超えた場合には、サーモスタットによって誘導加熱部６５への通電が切断される。

以上のように構成された定着装置６は、次のように動作する。
定着ローラ６３は矢印Ｅ１方向に周回するとともに、定着ベルト６１、さらに加圧ベルト６２も矢印Ｆ１方向に回転する。そして定着ベルト６１は、誘導加熱部６５との対向位置（加熱位置）で加熱される。具体的には、図示しない給電回路で、誘導加熱コイル６５１に高周波の交流電流を流すことで、内部コアとコア部６５５との間に磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このとき、定着ベルト６１自身が誘導加熱部６５によって直接的に電磁誘導加熱される。

図４は、上記加圧パッド６４の斜視図である。加圧パッド６４は、断熱性が高く、加圧ベルト６２内周面との摺動性の良好な樹脂材料が用いられる。また、図４に示すように、ニップ出口部に相当する部分は、片側端部に逃げ部Ａを有する形状となっている。図示の例では、逃げ部Ａが段差で形成されている。ニップ入口部に相当する側（図の右上側）から逃げ部Ａの手前までは平面となっている。また、加圧ベルト６２の内周面と摺動する加圧パッド６４の３箇所の角部６４２は面取り加工又はＲ加工が施されている。例えば、加圧パッド６４の角部６４２は、ｃ＝０．５〜１．０ｍｍの面取り加工、もしくは、ｒ＝０．５〜１．０ｍｍのＲ加工が施され、加圧ベルト６２が所定の曲げ半径を下回らないようにして、耐久性の低下を防いでいる。

図５は、図４に示した加圧パッド６４を、定着ベルト６１及び加圧ベルト６２を介して定着ローラ６３に押圧して形成した定着ニップ部Ｎのニップ部内圧力とニップ幅における位置との関係を示すグラフである。図５に示す定着ニップ部Ｎの内圧力は、定着ニップ部Ｎの入口から定着ニップ部Ｎの出口迄の範囲において、記録紙の用紙搬送方向に対して垂直方向の圧力分布を示すものである。

定着ニップ部Ｎの内圧力は、図５に示すように、定着ニップ部Ｎの入口から逃げ部Ａに対応する部分の手前のＢ点迄は多少の誤差（定着ローラのため中央部がやや高く端にいくにつれやや低くなる）があるものの概ね一定である。これに対して、逃げ部Ａに対応する部分、すなわちＢ点からＣ点（定着ニップ部の出口）迄の範囲では、Ｂ点を過ぎてから内圧力が急激に減少し、Ｃ点（定着ニップ部の出口）でやや増加した後、ゼロとなる。

定着ニップ部Ｎの出口側で内圧力が減少するので、内圧力が減少しない場合に比べて、定着ニップ部Ｎの出口側で、定着ベルト６１と記録紙との密着が弱まり、分離性が向上する。
また、加圧パッド６４に逃げ部Ａを形成することにより、図３に示すように、定着ニップ部Ｎの出口（Ｃ点）における定着ベルト６１及び定着ローラ６３の弾性層６３２の曲率が、逃げ部Ａを形成しない場合に比べて大きくなるため、定着ベルト６１と記録紙との分離性が更に向上する。
さらに、定着ニップ部Ｎの出口における記録紙の排出角度を水平方向より下向きにすることができ、排出角度が水平の場合に比べて、分離性が格段に向上する。
しかも、定着ニップ部Ｎの出口側の内圧力（面圧）を大きくして分離性を向上させる従来技術と異なり、内圧力を小さくして分離性を向上させる構成であるため、定着ローラ６３、定着ベルト６１及び加圧ベルト６２等の定着部材の耐久性が低下することはない。よって、定着ローラ６３、定着ベルト６１及び加圧ベルト６２等の定着部材の耐久性を低下させることなく、記録紙の良好な分離性を維持することができる。

[実施形態２]
図６は、他の実施形態に係る定着装置の概略構成図である。
実施形態に係る定着装置は、図６に示すように、本実施形態に係る定着装置７００は、定着ベルト７０１、定着ローラ６３、加圧ベルト６２、加圧パッド６４、及び、定着ベルト６１を加熱する加熱手段としてのヒータ７０３から主に構成されている。

定着装置７００は、図６に示すように、定着ベルト７０１が、定着ローラ６３と張架ローラ７０２とによって張られ、加圧ベルト６２内側に設けられた加圧パッド６４は定着ベルト７０１を介して定着ローラ６３を加圧して定着ニップ部Ｎを形成する。定着ベルト７０１の内側に、定着ベルト７０１を加熱する加熱手段としてのハロゲンヒータであるヒータ７０３が設けられ、さらに、ヒータ７０３からの直接光を張架ローラ７０２に当てないようにする第１の反射板７０４、及びヒータ７０３からの直接光を定着ローラ６３に当てないようにする第２の反射板７０５とが設けられている。

定着ローラ６３の駆動手段、加圧パッド６４の加圧手段、定着ベルト７０１の外周面の温度を検知する温度センサ６１１、分離板６６については、図３で説明した構成と同様であるので説明を省略する。

その他、温度センサ６１１の検知信号を入力されこの検知信号に応じて定着ベルト７０１の外周面の温度が所定の温度となるようにヒータ７０３の動作を制御する温度制御手段としての温度制御装置を有する。

定着ローラ６３の弾性層６３２についても、図３で説明した構成と同様である。

張架ローラ７０２は、金属製の芯金７２１と、芯金７２１の外周に巻かれるようにして設けられた弾性層７２２と、芯金７２１の幅方向における端面から突出するように芯金７２１と一体に設けられ端部を図示しない軸受に回転自在に支持された、張架ローラ７０２の回転中心となる回転軸を有している。弾性層７２２は、弾性体としてのゴムによって構成され、定着ベルト７０１の内面との摩擦を確保するようになっている。これにより、張架ローラ７０２と定着ベルト７０１との間の摺動による定着ベルト７０１の磨耗が低減されている。

定着ベルト７０１は、無端状の基材としての支持体と、支持体の表面に設けられた表面層とを有している。支持体は、ハロゲンヒータ７０３からの直接光に耐えうる、金属等耐熱性の高い素材で構成されているが、耐熱性樹脂等が使用できる場合もある。支持体を形成する金属の材質としては、ニッケル、アルミニウム、ステンレス、銅等があげられる。また耐熱性樹脂の材質としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられる。本実施形態ではステンレスを採用している。支持体は、ポリイミド樹脂にニッケルを電鋳したベルト等の、樹脂と金属とを重層として形成しても良い。支持体の厚さは１００μｍ以下の薄肉のものが熱容量を抑える点から望ましく、本実施形態では２０〜６０μｍである。表面層は、転写紙、トナーと加圧接触するため、高離型性シリコーンゴム等からなる厚さ１００〜３００μｍの弾性層と、弾性層の表面を被覆した離型性の高い樹脂によって形成された厚さ５〜４０μｍの最外層とで構成されている。かかる樹脂としては、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などの高分子樹脂が使用され、本実施形態ではＰＦＡを弾性層にコートして形成されている。定着ベルト７０１の回転方向における長さは、図６に示す、定着ローラ６３、張架ローラ７０２に掛け渡される前の状態で直径３０〜４０ｍｍである。

ヒータ７０３、第１反射板７０４及び第２反射板７０５は、定着ベルト７０１の内側、言い換えると内周面側の内部に設けられ、定着ベルト７０１の内部から張架ローラ７０２及び定着ローラ６３を直接加熱しないようにしていりため、定着ベルト７０１以外に熱の逃げるスペースが少なく、定着ベルト７０１の昇温効率が向上している。

加圧パッド６４の加圧手段は、ばねと梃子（てこ）とによる加圧により加圧パッド６４を定着ローラ６３に向けて加圧し、定着ベルト７０１と加圧ベルト６２との間に定着ニップ部Ｎを形成する。

駆動手段（不図示）は、本体側に備えられた駆動部によって駆動されるギヤ等を有しており、定着ローラ６３を回転駆動するとともに、定着ニップ部Ｎにおける摩擦により定着ベルト７０１、張架ローラ７０２、及び加圧ベルト６２を１００〜３００ｍｍ／ｓｅｃの線速で従動回転によって走行させる。つまり連れ周りにより定着ベルト７０１と加圧ベルト６２とが等速で駆動される。

定着ニップ幅や定着ニップ部Ｎの内圧力に関しては、上記実施形態１の定着装置６と同様である。

本実施形態の定着装置７００では、加熱手段として用いるハロゲンヒータ７０３が、上記実施形態１の定着装置６で用いた誘導加熱部６５に比べてコストが安い。これにより、定着ローラ６３、定着ベルト７０１及び加圧ベルト６２等の定着部材の耐久性を低下させることなく、記録紙の良好な分離性を維持することができる低コストな定着装置を提供することができる。

[実施形態３]
図７は、更に他の実施形態に係る定着装置の概略構成図である。
本実施形態に係る定着装置８００は、実施形態１の定着装置６と比べて、加熱手段がハロゲンヒータ８０１である点と、このハロゲンヒータ８０１を定着ローラ６３の芯金６３１の内部に配設した点と、定着ベルトを設けない点と、定着ローラ６３の表面に例えば前述のＰＦＡ等からなる離型層を有している点とが異なる。他の構成については、実施形態１の定着装置６と同様であり、詳細な説明は省略する。また、定着ニップ幅や定着ニップ部Ｎの内圧力に関しても、上記実施形態１の定着装置６と同様である。

本実施形態の定着装置８００は、加熱手段として用いるハロゲンヒータ８０１が、上記実施形態１の定着装置６で用いた誘導加熱部６５に比べてコストが安く、しかも、定着ベルトを設けないので、上記実施形態２の定着装置７００よりも、更に低コストな定着装置である。

以上、本実施形態によれば、定着装置８００は、弾性体層としての弾性体６３２を有するローラ状の定着部材としての定着ローラ６３と、定着ローラ６３を加熱する加熱手段としてのヒータ８０１と、定着ローラ６３に対向する無端ベルト状の対向部材としての加圧ベルト６２と、加圧ベルト６２の内周面に囲まれた空間に配置され、加圧ベルト６２を介して定着ローラ６３を押圧する押圧部材としての加圧パッド６４と、を備えており、加圧パッド６４の押圧力によって定着ローラ６３の弾性体６３２を弾性変形させ、定着ローラ６３と加圧ベルト６２との間に記録媒体が通過するニップ部としての定着ニップ部Ｎを形成する。そして、加圧パッド６４は、定着ローラ６３と加圧ベルト６２とが離間する定着ニップ部Ｎの出口側に、定着ローラ６３への押圧力を減少させる逃げ部Ａが形成され、加圧パッド６４の押圧面から逃げ部Ａまでを加圧ベルト６２を介して定着ローラ６３の弾性体６３２に押圧させ、加圧ベルト６２と定着ローラ６３の弾性体６３２とを定着ニップ部Ｎの出口側で、加圧パッド６４の逃げ部Ａの形状にならうように構成した。逃げ部Ａでは定着ローラ６３の弾性体６３２の弾性変形量が加圧パッド６４による他の押圧部分に比べて小さくなるため、逃げ部Ａに対応する定着ニップ部Ｎの出口側では内圧力（記録媒体の搬送方向に対して垂直方向に作用する圧力）が定着ニップ部Ｎの他の部分に比べて小さくなる。これにより、定着ニップ部Ｎの出口側で記録媒体と定着ローラ６３との密着が弱まり、定着ニップ部Ｎの出口で記録媒体との分離性が向上する。また、逃げ部Ａを設けない場合に比べ、定着ニップ部Ｎの出口における弾性体６３２の曲率が大きくなる（曲率半径が小さくなる）ため、定着ローラ６３と記録媒体との分離性が更に向上する。また、定着ニップ部Ｎの出口側の押圧力（内圧力）を大きくして分離性を向上させる従来技術と異なり、押圧力を小さくして分離性を向上させる構成であるため、定着ローラ６３や加圧ベルト６２等の定着部材の耐久性が低下することはない。よって、定着ローラ６３や加圧ベルト６２等の定着部材の耐久性を低下させることなく、記録媒体の良好な分離性を維持することができる。
また、本実施形態によれば、定着装置６は、無端ベルト状の定着部材としての定着ベルト６１と、定着ベルト６１を加熱する加熱手段としての誘導加熱部６５と、定着ベルト６１の内周面に接するように配置された弾性体層としての弾性体６３２を有する定着ローラ６３と、定着ベルト６１に対向する無端ベルト状の対向部材としての加圧ベルト６２と、加圧ベルト６２の内周面に囲まれた空間に配置され定着ベルト６１と加圧ベルト６２とを介して定着ローラ６３を押圧する押圧部材としての加圧パッド６４と、を備えおり、加圧パッド６４の押圧力によって定着ローラ６３の弾性体６３２を弾性変形させ、定着ベルト６１と加圧ベルト６２との間に記録媒体が通過するニップ部としての定着ニップ部Ｎを形成する。そして、加圧パッド６４は、定着ベルト６１と加圧ベルト６２とが離間する定着ニップ部Ｎの出口側に、定着ローラ６３への押圧力を減少させる逃げ部Ａが形成され、加圧パッド６４の押圧面から逃げ部Ａまでを定着ベルト６１と加圧ベルト６２とを介して定着ローラ６３の弾性体６３２に押圧させ、定着ベルト６１と加圧ベルト６２と定着ローラ６３の弾性体６３２とを定着ニップ部Ｎの出口側で、加圧パッド６４の逃げ部Ａの形状にならうように構成した。前記逃げ部Ａでは定着ローラ６３の弾性体６３２の弾性変形量が加圧パッド６４による他の押圧部分に比べて小さくなるため、逃げ部Ａに対応する定着ニップ部Ｎの出口側では内圧力（記録媒体の搬送方向に対して垂直方向に作用する圧力）が他の定着ニップ部Ｎに比べて小さくなる。これにより、定着ニップ部Ｎの出口側で記録媒体と定着ベルト６１との密着が弱まり、定着ニップ部Ｎの出口で記録媒体との分離性が向上する。また、逃げ部Ａを設けない場合に比べ、定着ニップ部Ｎの出口における弾性体６３２及び定着ベルト６１の曲率が大きくなる（曲率半径が小さくなる）ため、定着ベルト６１と記録媒体との分離性が更に向上する。また、定着ニップ部Ｎの出口側の押圧力（内圧力）を大きくして分離性を向上させる従来技術と異なり、押圧力を小さくして分離性を向上させる構成であるため、定着ローラ６３や定着ベルト６１等の定着部材の耐久性が低下することはない。よって、定着ローラ６３や定着ベルト６１の定着部材の耐久性を低下させることなく、記録媒体の良好な分離性を維持することができる
また、本実施形態によれば、前記定着ニップ部Ｎの面圧が、定着ニップ部Ｎの入口から加圧パッド６４の逃げ部Ａ手前まで略一定であり、逃げ部Ａから定着ニップ部Ｎの出口までは定着ニップ部Ｎの入口から逃げ部Ａ手前までに比べ著しく低下するように構成した。これにより、定着ニップ部Ｎの出口側で記録媒体と定着ベルト６１との密着が弱まり、定着ニップ部Ｎの出口で記録媒体との分離性が向上する。
また、本実施形態によれば、前記加圧パッド６４は剛体であり、前記逃げ部Ａは段差で形成されている。加圧パッド６４に段差を形成することは容易であり、加圧パッド６４の製造コストを抑えることができる。
また、本実施形態によれば、対向部材としての加圧ベルト６２の内周面と摺動接触する加圧パッド６４の前記逃げ部Ａの角部６４２は円弧（Ｒ加工）又は面取り加工がされている。これにより、加圧ベルト６２の内周面と加圧パッド６４の角部６４２とが摺動接触する際に、加圧ベルト６２が所定の曲げ半径を下回らないようにして、耐久性の低下を防ぐことができる。

６，７００，８００定着装置
８光走査装置
１０転写ベルトユニット
６０画像ステーション
６１定着ベルト
６２加圧ベルト
６３定着ローラ
６４加圧パッド
６５誘導加熱部
１００画像形成装置
６３１芯金
６３２弾性体
７０３，８０１ハロゲンヒータ
Ａ（加圧パッドの）逃げ部
Ｎ定着ニップ

特開２００４−２４６２４０号公報特開２００５−０９２０８０号公報特開２００７−１５６１７１号公報特開２００９−２８８６９２号公報特開２００８−０２０９０７号公報

Claims

弾性体層を有するローラ状の定着部材と、
前記定着部材を加熱する加熱手段と、
前記定着部材に対向する無端ベルト状の対向部材と、
前記対向部材の内周面に囲まれた空間に配置され、前記対向部材を介して前記定着部材を押圧する押圧部材と、を備え、
前記押圧部材の押圧力によって前記定着部材の弾性体層を弾性変形させ、該定着部材と前記対向部材との間に記録媒体が通過するニップ部を形成する定着装置であって、
前記押圧部材は、前記定着部材と前記対向部材とが離間するニップ部の出口側に、該定着部材への押圧力を減少させる逃げ部が形成され、
前記押圧部材の押圧面から前記逃げ部までを前記対向部材を介して前記定着部材の前記弾性体層に押圧させ、該対向部材と該定着部材の弾性体層とを前記ニップ部の出口側で、該押圧部材の逃げ部の形状にならうように構成したことを特徴とする定着装置。
無端ベルト状の定着部材と、
前記定着部材を加熱する加熱手段と、
前記定着部材の内周面に接するように配置された弾性体層を有するローラと、
前記定着部材に対向する無端ベルト状の対向部材と、
前記対向部材の内周面に囲まれた空間に配置され、前記定着部材と前記対向部材とを介して前記ローラを押圧する押圧部材と、を備え、
前記押圧部材の押圧力によって前記ローラの弾性体層を弾性変形させ、前記定着部材と前記対向部材との間に記録媒体が通過するニップ部を形成する定着装置であって、
前記押圧部材は、前記定着部材と前記対向部材とが離間するニップ部の出口側に、前記ローラへの押圧力を減少させる逃げ部が形成され、
前記押圧部材の押圧面から前記逃げ部までを前記定着部材と前記対向部材とを介して前記ローラの弾性体層に押圧させ、該定着部材と該対向部材と該ローラの弾性体層とを前記ニップ部の出口側で、該押圧部材の逃げ部の形状にならうように構成したことを特徴とする定着装置。
請求項１又は２の定着装置において、
前記ニップ部の面圧が、
該ニップ部の入口から前記押圧部材の前記逃げ部の手前まで略一定であり、
該逃げ部から該ニップ部の出口までは該ニップ部の入口から該逃げ部の手前までに比べて低下するように構成したことを特徴とする定着装置。
請求項１乃至３のいずれかの定着装置において、
前記押圧部材は剛体であり、前記逃げ部は段差で形成されていることを特徴とする定着装置。
請求項１乃至４のいずれかの定着装置において、
前記対向部材の内周面と摺動接触する前記押圧部材の逃げ部の角部は円弧又は面取り加工がされていることを特徴とする定着装置。
記録媒体に対して画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部で形成された前記記録媒体上の画像を定着させる定着装置と、を備えた画像形成装置であって、
前記定着装置として、請求項１乃至５のいずれかの定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。