JP2002258660A

JP2002258660A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2002258660A
Application number: JP2001057964A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fuma; 宏史夫馬
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2002-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】定着ベルトを用いた、安定した定着性能を持
つ定着装置を有する画像形成装置を提供すること。【解決手段】定着ベルトを挟んで、当該定着ベルトの
内側および外側に設置された加圧ローラにより、前記定
着ベルトと転写材に圧力を加える定着装置を有する画像
形成装置において、前記加圧ローラの周速度よりも、前
記定着ベルトの駆動速度が大きくなるように構成した定
着装置を有することを特徴とする画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、定着ベルトによる
定着装置を有する複写機、プリンタ等の画像形成装置に
係わる。

【０００２】

【従来の技術】所定の温度範囲に維持された無端状の定
着ベルトの表面に対して、トナー像面側が向くように、
未定着のトナー像を保持する転写材を送り込むととも
に、当該定着ベルトを挟んで対向配置せしめた加圧ロー
ラ等で前記転写材を前記定着ベルトに押圧せしめ、前記
定着ベルトと前記加圧ローラとによる加熱、加圧作用を
介して、前記トナー像を用紙上に定着させるように構成
した、複写機、プリンタ等の電子写真方式を利用した画
像形成装置は公知である。

【０００３】上記定着ベルトを用いた定着装置の場合、
定着時に広い加熱領域を得るために、前記定着ベルトを
挟んで対抗せしめて配置した２本の加圧ローラの中心を
結ぶ直線（法線）が定着ベルトの進行方向に対する垂線
と所定の角度だけ傾くように配置されているのが一般で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
加圧ローラの配置の場合、圧着時に、各加圧ローラの実
寸法が設計値に対してローラの加工精度範囲でばらつい
ているため、定着ベルトの駆動速度より加圧ローラの周
速度が大きくなった場合には、定着ベルトをループの内
側へ押し込む位置にある外側の加圧ローラを当該定着ベ
ルトが押し返すかたちとなり、所定の圧着加重がかから
なくなる問題が発生する場合がある。

【０００５】本発明は、上記の問題を解決すべくなされ
たもので、簡単な工夫により、安定した定着処理ができ
る画像形成装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】定着ベルトを挟んで、当
該定着ベルトの内側および外側に設置された加圧ローラ
により、前記定着ベルトと転写材に圧力を加える定着装
置を有する画像形成装置において、前記加圧ローラの周
速度よりも、前記定着ベルトの駆動速度が大きくなるよ
うに構成した定着装置を有することを特徴とする画像形
成装置。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面に基づいて説明する。なお、本欄の記載は請求項
の技術範囲や用語の意義を限定するものではない。

【０００８】図１はプリンタから成る画像形成装置の全
体構成を示す模式図である。図２は定着ベルトを支持す
る支持ローラを示す斜視図である。

【０００９】図３は定着ベルトのループを示し、（ａ）
は加圧ローラの圧着解除状態、（ｂ）は加圧ローラの圧
着（転写材挟持）状態を示す図である。

【００１０】図１において、１は画像形成手段であっ
て、ドラム軸１７で回転する感光体１０、各色毎の帯電
手段であるスコロトロン帯電器１１、各色毎の画像書込
手段である露光光学系１２、各色毎の現像手段である現
像スリーブ１６を含む現像器１３、クリーニングブレー
ド１５を含むクリーニング装置１４等から成っている。

【００１１】前記画像形成手段１はイエロー（Ｙ）、マ
ゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）および黒色（Ｋ）の各色の
画像形成プロセス用として４組設けられ、中間転写ベル
ト２０の走行方向（図の矢印Ａ）に対して、Ｙ、Ｍ、
Ｃ、Ｋの順に配置されている。

【００１２】図においては、（Ｙ）系列の構成について
のみ参照符号を付けており、他のマゼンタ（Ｍ）、シア
ン（Ｃ）、および黒（Ｋ）の各色毎の画像形成手段を構
成する部材については機械的な構成が同じであるので参
照符号は省略されている。

【００１３】各感光体１０は、中間転写ベルト２０の横
方向に伸びる直線状の張設面に接触し、接触点で中間転
写ベルト２０の矢印Ａで示す走行方向と同方向、同線速
度で回転する。当該感光体１０は、例えば、アルミ材等
によって形成される円筒状の基体の外周に、ａ−Ｓｉ層
あるいは有機感光層（ＯＰＣ）等の感光層を形成したも
のであり、導電層を接地した状態で図の矢印で示す反時
計方向に、例えば８０〜４００ｍｍ／ｓｅｃの線速度に
て回転される。

【００１４】各色毎のスコロトロン帯電器１１は、それ
ぞれ所定の電位に保持された制御グリッドと例えば鋸歯
状電極からなる放電電極を有し、感光体１０の感光層と
対峙して取付けられ、トナーと同極性のコロナ放電によ
って帯電作用を行い、感光体１０に対し一様な電位を与
える。

【００１５】各色毎の露光光学系１２は、ドラム軸１７
と平行に主走査方向に配列された像露光光（画像書込
光）の発光素子としてのＬＥＤ（発光ダイオード）を複
数個アレイ状に並べた線状の露光素子と光集束性光伝送
体（商品名：セルフォックレンズ）等で構成される露光
用ユニットである。

【００１６】各色毎の現像器１３は、感光体１０の周面
に対し所定の間隙を保ち、感光体１０の回転方向と順方
向に回転する例えば厚み０．５〜１ｍｍ、外径１５〜２
５ｍｍの円筒状の非磁性のステンレスあるいはアルミ材
で形成された現像スリーブ１６を有し、現像器１３の内
部には、各々イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）および黒色（Ｋ）の一成分或いは二成分現像剤を
収容している。それぞれの現像器１３の現像スリーブ１
６は不図示の突き当てコロにより感光体１０と所定の間
隙、例えば１００〜５００μｍをあけ、層厚８０〜３０
０μｍの現像スリーブ１６上の現像剤が感光体１０と非
接触に保たれており、現像スリーブ１６に対して直流電
圧と交流電圧を重畳した現像バイアスを印加することに
より、非接触の反転現像を行い、感光体１０上にトナー
像を形成する。

【００１７】２は中間転写手段で、中間転写ベルト２
０、不図示の駆動装置から動力が伝達される駆動ローラ
２１、ガイドローラ２２、テンションローラ２３、ガイ
ドローラ２４、従動ローラ２５、感光体１０上に形成さ
れたトナー像を中間転写ベルト２０に転写する転写器２
６および前記中間転写ベルト２０を清掃するクリーニン
グ装置２７等から成っている。

【００１８】前記中間転写ベルト２０は駆動ローラ２１
とガイドローラ２２、２４とテンションローラ２３およ
び従動ローラ２５とに張架され、矢印Ａで示す時計方向
に回転される。駆動ローラ２１、ガイドローラ２２、２
４および従動ローラ２５は固定位置で回転され、テンシ
ョンローラ２３は不図示のバネ等の弾力により移動可能
に支持されて回転される。

【００１９】また、中間転写ベルト２０の材料は、好ま
しくは体積抵抗率が１０⁹Ω・ｃｍ以上、１０¹²Ω・ｃ
ｍ未満の無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱
硬化ポリイミド、エチレン−テトラフルオロエチレン共
重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエ
ンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した厚さ
０．１〜１．０ｍｍの半導電性フィルム基体の外側に、
好ましくはトナーフィルミング防止層として厚さ５〜５
０μｍのフッ素コーティングを行った２層構成のシーム
レスベルトである。

【００２０】２８は中間転写ベルト２０のトナー像を転
写材Ｐに転写する転写器であり、２９は転写材Ｐを中間
転写ベルト２０から分離する分離除電器である。

【００２１】３０は転写材Ｐを収納する給紙カセット、
３１は送り出しローラ、３２はタイミングローラであ
る。

【００２２】４は定着装置で、金属の基体とシリコンゴ
ムをベルト状に成型した定着ベルト５０とこれを支持搬
送する支持ローラ５１、５２および前記定着ベルト５０
と転写材Ｐとを挟んで加圧加熱する加圧ローラ４２、４
４、ウェブ供給ローラ４６、押圧ローラ４７、ウェブ巻
き取りローラ４８、ウェブ４９、前記定着ベルト５０お
よび前記加圧ローラ４４を内側から所定の温度まで加熱
するハロゲンヒータ４５等を有している。

【００２３】定着ベルト５０は前記ハロゲンヒータ４５
への通電によって熱せられ、その温度は前記定着ベルト
５０の近傍に設置された非接触温度センサ４３により検
出され、不図示の温度制御部によって制御される。ま
た、ハロゲンヒータ４５の近傍には、転写材Ｐのサイズ
によって移動し、前記定着ベルト５０の非通紙部への過
剰な熱供給を回避する遮蔽板４１が設けられている。

【００２４】また、定着ベルト５０は、支持ローラ５
１、５２に張力をかけることなく弛みをもって、もしく
は、ごく弱い張力で張架されている。

【００２５】支持ローラ５２は、不図示の本体側駆動装
置から動力を得て、図示した時計方向に回転する。従っ
て、駆動伝達経路は、（１）本体側駆動源、（２）支持
ローラ５２、（３）定着ベルト５０、（４）支持ローラ
５１となる。

【００２６】支持ローラ５１、５２は、両端の支持部材
１４３、１４４間に張り渡した複数本のワイヤ１４１等
で構成され、支持ローラ５１、５２と定着ベルト５０の
接触面積を僅少にするとともに熱容量を極力小さくして
いる（図２参照）。

【００２７】加圧ローラ４２の両端の支持軸には、不図
示のバネ部材によって挟持時には加圧ローラ４４に向か
って所定の加圧が作用し、加圧ローラ４２、４４間に一
定の圧力がかかるようになっている。加圧ローラ４２，
４４の圧着時において、一方の加圧ローラ４４または両
方の加圧ローラ４２、４４は前記定着ベルト５０を介し
て駆動されるのではなく、画像形成装置の本体側に設け
た不図示の駆動源により直接駆動され、駆動伝達経路は
（１）本体駆動源、（２）加圧ローラとなる。

【００２８】一方、定着ベルト５０を回動させるための
駆動力は、通常は前記支持ローラ５２から伝達される
が、前記一対の加圧ローラ４２、４４の圧着時には、当
該一対の加圧ローラ４２、４４の圧着による、加圧ロー
ラ表面と定着ベルト面との摩擦力として伝達され、この
摩擦力は前記支持ローラ５２と定着ベルト５０との摩擦
力より大きい。

【００２９】従って、加圧ローラ４２、４４の圧着、挟
持時には、前記支持ローラ５２に代わって加圧ローラ４
２、４４が定着ベルト５０の駆動を支配することにな
る。

【００３０】加圧ローラ４２、４４の駆動速度と支持ロ
ーラ５２の駆動速度に微少な差異がある場合には、支持
ローラ５２と定着ベルト５０との間で僅かなずれが生じ
ることになるが、定着ベルト５０は一対の支持ローラ５
１、５２に極めて緩く張架されているため、僅かなずれ
は問題となることはない。

【００３１】次に、本発明に係る加圧ローラと定着ベル
トの関係について説明する。前記加圧ローラ４４と前記
加圧ローラ４２は、定着ベルト５０を挟んで２本の加圧
ローラの中心を結ぶ直線が定着ベルトの進行方向に対す
る垂線と所定の角度αだけ傾くように配置されている。
これによって、大きな加熱領域が得られることになる。
本実施の形態ではα＝２５°であるが、通常１０°〜３
０°の範囲内に設定される。

【００３２】しかしながら、前述したように各加圧ロー
ラの実寸法が設計値に対してローラの加工精度の範囲で
ばらつくため、定着ベルトの駆動速度＜加圧ローラの周
速度になった場合には、定着ベルト５０をループの内側
へ押し込む位置にある外側の加圧ローラ４２を当該定着
ベルト５０が押し返すかたちとなり、所定の圧着加重が
かからなくなる問題が発生する場合がある。

【００３３】本発明では、加圧ローラ４２、４４の径と
支持ローラ５１、５２の径の実寸法が加工精度の範囲内
でばらついていても、定着ベルトの駆動速度≧加圧ロー
ラの周速度となるようなローラ径・駆動速度設計値を選
択することによって、前記加圧ローラ４２、４４により
支配される定着ベルト５０の走行速度よりも支持ローラ
５２が定着ベルト５０に与える駆動速度の方が大きいた
め、加圧のニップ部Ｔの上流側の定着ベルト５０は弛み
気味となり、加圧ローラ４２、４４に付与された荷重
が、定着ベルト５０によって外側に押し返され低下する
ことなく、確実に前記ニップ部Ｔにおいて与えられるこ
ととなる。

【００３４】本実施の形態においては、加圧ローラ・支
持ローラの駆動伝達系をギヤトレイン（歯付きベルト使
用も可能）とし、同一の駆動モータより動力を得る構成
としたので、加圧ローラ径・支持ローラ径の加工のばら
つきのみを考慮すればよいが、駆動伝達系に摩擦ベルト
等を用いたり、加圧ローラ・支持ローラの駆動源を別モ
ータとする場合には、駆動伝達系の加工精度や、モータ
の回転精度も考慮して、設計値を決める必要がある。

【００３５】ただし、上記の速度差は、定着ベルト５０
へのストレスとなる。従って、加工精度範囲内の定着ベ
ルト５０の駆動速度が小さくなる側で、定着ベルト５０
と加圧ローラ４２、４４の周速度が等速度となるような
設計値を選択することが好ましい。

【００３６】また、加圧ローラなどにスポンジ等の変形
量のおおきな材質を用いる場合にはこの変形量も考慮し
て、定着ベルトの駆動速度≧加圧ローラの周速度であり
ながら、その差をなるべく小さくする必要がある。

【００３７】加圧ローラ４２、４４は芯金にゴムもしく
はスポンジが被膜されたローラであり、加圧ローラ４２
は定着ベルト５０の外側に、加圧ローラ４４は内側にそ
れぞれ設置されている。

【００３８】加圧ローラ４２は、前記定着ベルト５０の
予熱時には、図３（ａ）のように前記定着ベルト５０に
対する押圧から解除されているが、トナーを保持した転
写材Ｐが定着領域に搬送されてくるのに合わせて、不図
示の機構によって上昇して、図３（ｂ）のように転写材
Ｐと定着ベルト５０を挟んで加圧する。これにより、転
写材Ｐに保持されたトナー像は前記定着ベルト５０の持
つ熱と加圧ローラ４２による圧力によって、転写材Ｐ上
に定着される。

【００３９】本実施の形態においては、加圧ローラ４２
は駆動されているため（または、加圧ローラ４４のみか
両方が駆動されていてもよい）、転写材Ｐおよび定着ベ
ルト５０の駆動力を必要とせず、定着ベルト５０と転写
材Ｐを挟持搬送することによる負荷は生じない。転写材
Ｐが通過してしまうと加圧ローラ４２の加圧は解除され
る。従って、加圧ローラ４２等による圧着時に生じた定
着ベルト５０のしわや寄り、速度差による伸び縮みは、
圧着ローラの解除によって解消される。定着ベルト５０
は弛みを持って、もしくはごく弱い張力で張架されて支
持搬送されているため、ベルト自身に大きな負荷はかか
らない。

【００４０】転写材Ｐのトナー層には前記定着ベルト５
０の外周のシリコンゴムが当接されるためゴムが変形し
て転写材Ｐやトナー層の凹凸に追従して、均一に接触
し、光沢むらのない均一な定着が行われる。

【００４１】図１に戻るが、当該加圧ローラ４４の定着
ベルト５０を介した上方には、前記定着ベルト５０への
オイル塗布と清掃の機能を併せもったウェブ４９が設け
られている。定着ベルト５０の予熱時には、押圧ローラ
４７による当該ウェブ４９の定着ベルト５０への押圧は
解除されているが、画像出力信号に基づいて、転写材Ｐ
が送られてくるのに先立って、不図示の既知の機構で押
圧ローラ４７は定着ベルト５０に押し付けられる。

【００４２】ウェブ４９は、適度なオイル塗布量を前記
定着ベルト５０に付与するためと前記定着ベルト５０か
ら除去したトナーの堆積を当接部分から運び出すための
ものであって、適宜の間欠駆動もしくは極く小さな速度
で前記定着ベルト５０の走行方向とは逆方向（ウェブ供
給ローラ４６からウェブ巻き取りローラ４８へ）に駆動
されるので、前記ウェブ４９の新たな面が前記定着ベル
ト５０の当接位置に供給される。若干のウォーミングア
ップ時間が延びることを容認すれば、ウェブ予熱のた
め、ウェブをあらかじめ当接してもよい。また、この場
合はウェブ４９が当接されているため定着ベルト５０に
駆動負荷が生じるので加圧ローラ４４を常時駆動してお
くことが好ましい。

【００４３】また、定着ベルト５０には適量のオイルが
塗布されているため、定着されたトナー像は適度な光沢
を持ち、定着された転写材Ｐは、加圧ローラ４４の曲率
によって容易に分離され、また、加圧ローラ４２、４４
のニップ部Ｔから出ると外気によって冷却されるため、
分離時のオフセットや分離不良が回避される。

【００４４】６０は転写材Ｐを定着装置４へ導く進入ガ
イド板である。６１は定着が完了した転写材Ｐを搬送す
る搬送ローラで、６２は転写材Ｐを機外へ排出する排紙
ローラである。

【００４５】次に、画像形成プロセスについて図１に基
づいて説明する。画像記録のスタートにより不図示の感
光体駆動モータの始動により感光体１０が図１の矢印で
示す反時計方向へ回転され、同時にイエロー（Ｙ）のス
コロトロン帯電器１１の帯電作用により感光体１０に電
位の付与が開始される。

【００４６】感光体１０は電位を付与されたあと、Ｙの
露光光学系１２によって第１の色信号すなわちＹの画像
データに対応する電気信号による画像書込が開始され、
感光体１０の表面に原稿画像のＹの画像に対応する静電
潜像が形成される。

【００４７】前記の潜像はＹの現像器１３により非接触
の状態で反転現像され、感光体１０上にイエロー（Ｙ）
のトナー像が形成される。次に、感光体１０上のイエロ
ー（Ｙ）のトナー像は転写器２６によって中間転写ベル
ト２０上に転写される。ただし、当該感光体１０はその
周面の線速度が中間転写ベルト２０の走行速度と同速度
で回転する。

【００４８】中間転写ベルト２０へ転写が完了した感光
体１０はブレード１５を有するクリーニング装置１４で
残留トナーが除去され、次のＹの画像形成に入る。

【００４９】次いで、マゼンタ（Ｍ）の画像形成手段１
のスコロトロン帯電器１１によって電位が付与され、露
光光学系１２によってＭの色信号すなわちＭの画像デー
タに対応する画像書込みが行われ、現像器１３による現
像がなされて、Ｍの感光体１０上に形成されたＭのトナ
ー像が、前記Ｙのトナー像と同期がとられ、Ｍの転写器
２６によって、前記のＹのトナー像の上に重ね合わせて
形成される。

【００５０】同様のプロセスにより、シアン（Ｃ）の画
像形成手段１により、Ｃの感光体１０上に形成された、
Ｃの画像データに対応するトナー像が、前記Ｙ、Ｍのト
ナー像と同期がとられ、Ｃの転写器２６によって、前記
のＹ、Ｍのトナー像の上に重ね合わされ、更に、黒色
（Ｋ）の画像形成手段１によりＫの感光体１０上に形成
された、Ｋの画像データに対応するトナー像が、前記
Ｙ、Ｍ、Ｃのトナー像と同期がとられ、転写器２６によ
って、前記のＹ、Ｍ、Ｃのトナー像の上にＫのトナー像
が重ね合わされ、中間転写ベルト２０上にトナー像が形
成される。

【００５１】一方、転写材Ｐは、給紙カセット３０より
送り出しローラ３１によって送り出され、タイミングロ
ーラ３２へ搬送され、タイミングローラ３２の駆動によ
って送り出され、前記中間転写ベルト２０上のトナー像
と同期がとられ、重畳し、トナーと反対極性の電圧が印
加された転写器２８の領域でトナー像が転写材Ｐの表面
に直接転写され、その後、分離除電器２９で中間転写ベ
ルト２０とのトナーの吸着力が弱められ、曲率分離で転
写材Ｐは分離し、進入ガイド板６０を経て、定着装置４
へと向かう。

【００５２】転写材Ｐへ転写が完了した中間転写ベルト
２０は、ブレードを有するクリーニング装置２７によっ
て清掃され、次の画像形成に入る。

【００５３】トナー像を保持した転写材Ｐが、定着領域
のニップ部Ｔに搬送されてくるのに合わせて、加圧ロー
ラ４２が上昇して、転写材Ｐと定着ベルト５０を加圧ロ
ーラ４４とで挟んで加圧し、定着ベルト５０の熱と加圧
ローラ４２、４４の圧力でトナーは転写材Ｐに転写され
る。定着が完了した転写材Ｐは搬送ローラ６１によって
送られ、排紙ローラ６２で機外に排紙される。

【００５４】

【発明の効果】定着ベルトの駆動速度≧加圧ローラの周
速度にすることによって、加圧ニップ部の上流側で定着
ベルトに弛みを作り、確実な荷重が加圧ローラに付与さ
れ、安定した定着が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プリンタから成る画像形成装置の全体構成を示
す模式図である。

【図２】定着ベルトを支持する支持ローラを示す斜視図
である。

【図３】定着ベルトのループを示し、（ａ）は加圧ロー
ラの圧着解除状態、（ｂ）は加圧ローラの圧着（転写材
挟持）状態を示す図である。

【符号の説明】

１画像形成手段１０感光体２０中間転写ベルト４定着装置４２，４４加圧ローラ４９ウェブ５０定着ベルト５１，５２支持ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定着ベルトを挟んで、当該定着ベルトの
内側および外側に設置された加圧ローラにより、前記定
着ベルトと転写材に圧力を加える定着装置を有する画像
形成装置において、前記加圧ローラの周速度よりも、前
記定着ベルトの駆動速度が大きくなるように構成した定
着装置を有することを特徴とする画像形成装置。