JP2005010530A

JP2005010530A - 定着装置

Info

Publication number: JP2005010530A
Application number: JP2003175367A
Authority: JP
Inventors: Toru Inoue; 井上　　徹; Tsutomu Ando; 力安藤; Kazuhiko Arai; 和彦新井; Onori Yoshino; 大典吉野
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2003-06-19
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【解決課題】ニップ部を通過した定着ベルトから用紙等の記録媒体が剥離するのを抑制し、記録媒体の変形や紙しわが発生するのを防止することが可能な定着装置を提供することを課題とする。
【解決手段】互いに圧接した状態で循環移動する定着ベルトと加圧ベルトとの間に、未定着トナー像を担持した記録媒体を挟持した状態で搬送しつつ、前記定着ベルト及び加圧ベルトを介して、加熱加圧手段によって加熱加圧ニップ部で記録媒体を加熱加圧した後、前記記録媒体を冷却させて定着ベルト及び加圧ベルトから剥離し、前記記録媒体上にトナー像を定着する定着装置において、前記加熱加圧ニップ部よりも下流の領域に、記録媒体を定着ベルトに押圧・密着させる押圧・密着手段を備え、前記押圧・密着手段は、少なくとも１つ以上の回転駆動されるローラからなるように構成して課題を解決した。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置に用いられる定着装置に関するものである。
【０００２】
【特許文献１】特開平２−７２３７６号公報
【０００３】
【従来の技術】
従来、上記電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置に用いられる定着装置としては、種々の方式のものが提案されている。かかる定着装置としては、定着ベルトと用紙を密着させたまま搬送しつつ冷却し、非オフセット性を確保するものとして、例えば、特開平２−７２３７６号公報に開示されているものがある。
【０００４】
この特開平２−７２３７６号公報に係る定着装置１００は、図６に示すように、加熱源１０２を内蔵した加熱ローラ１０１と、加熱源１０４を内蔵した加圧ローラ１０３とを圧接させるとともに、加熱ローラ１０１と小径の分離ローラ１０５との間に定着ベルト１０６を張架するとともに、加圧ローラ１０３と小径の分離ローラ１０７との間に搬送ベルト１０８を張架し、これら定着ベルト１０６と搬送ベルト１０８を圧接させるように構成したものである。そして、この定着装置１００では、加熱ローラ１０１と加圧ローラ１０３との圧接部において、用紙１０９上の未定着トナー像１１０を融点以上に加熱しながら、加熱ローラ１０１でトナー像１１０と用紙１０９を加圧する加熱工程と、加熱工程で溶融したトナー像１１０と定着ベルト１０６とを密着させながら搬送してトナーの軟化点温度以下まで冷却させる冷却工程と、用紙１０９を剥離する剥離工程とを備えるように構成されている。
【０００５】
また、上記定着装置１００では、冷却工程において、用紙１０９と定着ベルト１０６とを密着させる手段として、搬送ベルト１０８の裏面側から板状部材１１１を圧接させる方法が用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特開平２−７２３７６号公報に開示された定着装置の場合、用紙１０９は、水分や空気を含んでいるため、加熱領域において高温に加熱されると、水蒸気が発生し、この水蒸気の圧力によって、加熱ローラ１０１のニップ部を通過した後の用紙１０９と定着ベルト１０６とが剥離してしまうことになる。このように、上記定着装置１００では、定着ローラ１０６のニップ部を通過した用紙１０９と定着ベルト１０６とが剥離すると、用紙１０９の変形や紙しわの原因となるという問題点を有していた。
【０００７】
さらに、上記定着装置１００の場合には、搬送ベルト１０８の裏面に板状部材１１１が圧接されているため、当該搬送ベルト１０８と板状部材１１１との摺擦によって、搬送ベルト１０８に摩擦力が作用し、搬送ベルト１０８が波打ち状に変形して、この波打ちによって剥離した搬送ベルト１０８は、更に大規模に剥離したり、用紙１０９の歪みが押し集められて紙しわが悪化するという問題点を有していた。
【０００８】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点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、ニップ部を通過した定着ベルトから用紙等の記録媒体が剥離するのを抑制し、記録媒体の変形や紙しわが発生するのを防止することが可能な定着装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、互いに圧接した状態で循環移動する定着ベルトと加圧ベルトとの間に、未定着トナー像を担持した記録媒体を挟持した状態で搬送しつつ、前記定着ベルト及び加圧ベルトを介して、加熱加圧手段によって加熱加圧ニップ部で記録媒体を加熱加圧した後、前記定着ベルトと加圧ベルトとの間に記録媒体を挟持したままの状態で、当該記録媒体を所定温度以下に冷却するとともに、前記記録媒体を定着ベルト及び加圧ベルトから剥離し、前記記録媒体上にトナー像を定着する定着装置において、前記加熱加圧ニップ部よりも下流の領域に、前記記録媒体を定着ベルトに押圧・密着させる押圧・密着手段を備え、前記押圧・密着手段は、少なくとも１つ以上の回転駆動されるローラからなることを特徴とする定着装置である。
【００１０】
また、請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記回転駆動されるローラは、駆動源とローラとの間にワンウエイクラッチが介在されていることを特徴とする定着装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
実施の形態１
図１はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を示すものである。
【００１３】
この定着装置１は、図１に示すように、定着部材としての定着ベルト２と、加圧部材としての加圧ベルト３を有している。上記定着ベルト２は、第１の加熱ローラ４、第２の加熱ローラ５、定着ローラ６、熱循環器７、及び４本のアイドラーローラ８〜１１によって、循環移動可能に張架されている。また、加圧ベルト３は、加圧ローラ１２と、４本のアイドラーローラ１３〜１６により循環移動可能に張架されている。上記定着ローラ６と加圧ローラ１２は、定着ベルト２と加圧ベルト３を介して互いに圧接することにより、記録媒体１７の搬送方向の入口側の端部に、加熱加圧ニップ部１８を形成するように配設されている。
【００１４】
また、上記定着ベルト２と加圧ベルト３は、加熱加圧ニップ部１８から剥離位置１９の近傍まで、互いに圧接した状態で走行し、これら定着ベルト２と加圧ベルト３の間に、未定着トナー画像Ｔを担持した記録媒体としての用紙１７を挟持した状態で搬送しつつ、加熱加圧ニップ部１８の通過後からトナー画像Ｔが冷却されるまでの間、用紙１７と定着ベルト２が密着した状態を維持して、用紙１７上に担持されたトナー画像Ｔを定着するように構成されている。
【００１５】
上記定着ローラ６としては、例えば、図２に示すように、アルミニウムやステンレス等からなる金属製コア２０の表面に、シリコンゴム等からなる弾性体層２１を所定の厚さに被覆して、所定の外径（例えば、５０ｍｍ）に形成したものが用いられる。この定着ローラ６の内部には、加熱源として例えば３００〜３５０Ｗのハロゲンランプ２２が２本配設されており、ウオームアップ時に、当該定着ローラ６の表面温度が所定の温度（例えば、１４０℃〜１５０℃程度）となるように内部から加熱される。
【００１６】
また、上記加圧ローラ１２としては、例えば、図２に示す定着ローラ６と同様に構成したものが用いられ、アルミニウムやステンレス等からなる金属製コア２０の表面に、シリコンゴム等からなる弾性体層２１を所定の厚さに被覆して、所定の外径（例えば、５０ｍｍ）に形成したものが用いられる。この加圧ロール１２の内部には、加熱源として例えば３００〜３５０Ｗのハロゲンランプ２２が２本配設されており、ウオームアップ時に、当該加圧ローラ１２の表面温度が所定の温度（７０℃〜８０℃程度）となるように内部から加熱される。
【００１７】
そして、上記定着ローラ６と加圧ローラ１２は、定着ベルト２と加圧ベルト３を介して、図示しない加圧手段により、７５ｋｇ〜２００ｋｇの荷重で互いに圧接するように構成されている。
【００１８】
さらに、上記定着ベルト２は、上述したように、定着ローラ６と、小径の剥離ローラ１０と、ウオーク制御ロール１１と、第１の加熱ローラ４と、第２の加熱ローラ５と、２本のアイドラーローラ８、９からなる複数のローラにより回動可能に支持されており、図示しない駆動源によって回転駆動される定着ローラ６により、所定の高速度（例えば、３５０ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動される。この定着ベルト２としては、例えば、厚さ８０μｍのポリイミド製の無端状フィルム上に、厚さ５０μｍのシリコンゴム層を被覆し、必要に応じて、シリコンゴム層の上にフッ素ゴム等からなる離型層を設けたものが用いられる。また、上記定着ベルト２は、定着ローラ６から剥離ローラ１０との間において、略水平に走行するように張架されており、加熱加圧ニップ部１８から剥離位置１９の近傍までの間、加圧ベルト３と密着した状態で走行するようになっている。更に、上記定着ベルト２は、２本のアイドラーローラ８、９によって、定着ローラ６と加圧ローラ１２とで形成される加熱加圧ニップ部１８への突入角度が略水平となり、当該定着ベルト２の走行が安定するように構成されている。
【００１９】
また、上記定着ベルト２は、図１に示すように、走行する間に、第１の加熱ローラ４と第２の加熱ローラ５によって、定着時、所定の高温（１７０℃以上：例えば、１９０℃）に加熱されるようになっている。上記第１の加熱ローラ４は、アルミニウム等からなる金属製コアによって形成されており、当該第１の加熱ローラ４の内部には、加熱源としてハロゲンランプ２３が２本配設されており、定着時に、第１の加熱ローラ４の表面が第２の加熱ローラ５の表面温度よりも５℃程度低く加熱されるように構成されている。また、上記第２の加熱ローラ５は、アルミニウム等からなる金属製コアの表面にテフロン（登録商標）を被覆して形成されており、当該第２の加熱ローラ５の内部には、加熱源としてハロゲンランプ２４が３本配設されており、定着時に、第２の加熱ローラ５の表面が所定の温度（１７０〜２００℃：例えば、１９０℃）に加熱されるようになっている。
【００２０】
なお、上記第２の加熱ローラ５の表面には、クリーニングウエブ等のクリーニング部材を設けるように構成しても良い。
【００２１】
一方、上記加圧ベルト３は、加圧ローラ１２と、小径のアイドラーローラ１５と、直径が比較的大きなアイドラーローラ１６と、２本の小径のアイドラーローラ１３、１４からなる複数のローラにより回動可能に支持されており、図示しない駆動源によって回転駆動される加圧ローラ１２により、所定の高速度（例えば、３５０ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動されるか、又は、定着ベルト２に従動回転するように構成されている。この加圧ベルト３としては、例えば、厚さ８０μｍのポリイミド製の無端状フィルム上に、厚さ５０μｍのシリコンゴム層を被覆し、当該シリコンゴム層の上にシリコン樹脂等からなる離型層を被覆したものが用いられている。また、上記加圧ベルト３は、ウオームアップ時に、加圧ローラ１２によって、所定の温度（７０〜８０℃）に加熱されるようになっている。
【００２２】
また、上記定着ベルト２の内面側には、定着ロール６と剥離ロール１０との間に、当該定着ベルト２を強制的に冷却する熱循環器７の冷却域を構成する冷却手段としての冷却用のアルミ板２５が配設されており、この冷却用のアルミ板２５によって定着ベルト２及び記録用紙１７の冷却、並びに記録用紙１７の搬送を行う冷却・用紙搬送部が形成されている。そして、上記定着ベルト２は、剥離ロール１０付近において、約７０℃程度まで冷却される。
【００２３】
さらに、上記熱循環器７の冷却域を構成する冷却用のアルミ板２５は、複数本の側面矩形状のループを形成するヒートパイプ２６を介して、アイドラーローラ１１と第１の加熱ロール４との間に配設された、定着ベルト２を予熱する熱循環器７の熱戻し域を構成する予熱用のアルミ板２７と、熱の授受が可能となるように接続されている。そして、上記熱循環器７では、冷却域を構成する冷却用のアルミ板２５で、定着ベルト２からの熱を吸収するとともに、当該冷却用のアルミ板２５が吸収した熱量を、ヒートパイプ２６を介して、熱循環器７の熱戻し域を構成する予熱用のアルミ板２７に伝達し、当該予熱用のアルミ板２７によって定着ベルト２を予熱するように構成されている。なお、上記ヒートパイプ２６の本数や性能は、適宜設定される。また、ヒートパイプ２６の代わりにヒートシンクを用いても良い。
【００２４】
ところで、この実施の形態に係る定着装置では、互いに圧接した状態で循環移動する定着ベルトと加圧ベルトとの間に、未定着トナー像を担持した記録媒体を挟持した状態で搬送しつつ、前記定着ベルト及び加圧ベルトを介して、加熱加圧手段によって加熱加圧ニップ部で記録媒体を加熱加圧した後、前記定着ベルトと加圧ベルトとの間に記録媒体を挟持したままの状態で、当該記録媒体を所定温度以下に冷却するとともに、前記記録媒体を定着ベルト及び加圧ベルトから剥離し、前記記録媒体上にトナー像を定着する定着装置において、前記加熱加圧ニップ部よりも下流の領域に、前記記録媒体を定着ベルトに押圧・密着させる押圧・密着手段を備え、前記押圧・密着手段は、少なくとも１つ以上の回転駆動されるローラからなるように構成されている。
【００２５】
また、上記回転駆動されるローラは、駆動源とローラとの間にワンウエイクラッチが介在されるように構成されている。
【００２６】
すなわち、この実施の形態に係る定着装置１では、図１に示すように、加熱加圧ニップ部１８を通過した冷却領域に位置する定着ベルト２と加圧ベルト３に、その加圧ベルト３側から押圧・密着させる押圧・密着手段としての押圧ローラ２８が圧接されるように配置されており、記録媒体１７を定着ベルト２に押圧・密着させるように構成されている。そのとき、上記押圧ローラ２８は、定着ベルト２の背面側に配設されている冷却用のアルミ板２５が受けるようになっている。この押圧ローラ２８は、所定の荷重で冷却用のアルミ板２５に圧接するように設定されている。さらに、上記押圧ローラ２８が定着ベルト２と加圧ベルト３を押圧する位置は、加熱加圧ニップ部１８を通過した所定の冷却領域に設定されているが、当該冷却領域は、トナーの融点よりも所定の温度低い領域に設定されている。
【００２７】
上記押圧ローラ２８は、図３に示すように、ステンレス等からなる芯金２９の表面に、シリコンゴム等からなる弾性層３０を被覆して、所定の外径（例えば、２０〜３０ｍｍ）に形成したものである。この押圧ローラ２８は、図示しない駆動源によって、定着ベルト２及び加圧ベルト３と等しい速度か、又は定着ベルト２及び加圧ベルト３よりも僅かに速い速度で回転駆動されるように構成されており、図示しない駆動源とワンウエイクラッチ３１を介して連結されている。このワンウエイクラッチ３１は、押圧ローラ２８よりも定着ベルト２の方が速く回転できる方向に取り付けられている。
【００２８】
このように、上記押圧ローラ２８は、図示しない駆動源との間にワンウエイクラッチ３１を介在させることにより、記録媒体１７の種類によっては、ＯＨＰシートのように、紙しわ等が発生する虞れがない場合には、当該押圧ローラ２８を駆動せずに、加圧ベルト３に従動回転させることができる。
【００２９】
以上の構成において、この実施の形態に係る定着装置では、次のようにして、、ニップ部を通過した定着ベルトから用紙等の記録媒体が剥離するのを抑制し、記録媒体の変形や紙しわが発生するのを防止することが可能となっている。
【００３０】
すなわち、この実施の形態に係る定着装置１では、図１に示すように、ウオームアップ時に、定着ベルト２が遅い速度で回転移動しながら、定着ローラ６と加圧ローラ１２によって、所定の温度（７０〜１００℃）に予め加熱されるようになっている。そして、この定着装置１では、定着時に、第１の加熱ローラ４と第２の加熱ローラ５によって、定着ベルト２が所定温度（１７０〜２００℃：例えば、１９０℃）に加熱され、定着ローラ６と加圧ローラ１２の加熱加圧ニップ部１８でトナー画像が転写された記録用紙１７を、定着ベルト２と加圧ベルト３とによって挟持した状態で、記録用紙１７上のトナー像Ｔをトナーの融点以上に加熱・溶融し、トナー画像Ｔを記録用紙１７上に定着する。なお、加圧ベルト３は、定着ベルト２の熱を奪い、用紙１７からの水蒸気の発生を抑制する働きを持たせるため、定着ベルト２よりも大幅に低い温度に設定されている。
【００３１】
その際、上記定着ローラ６と加圧ローラ１２の加熱加圧ニップ部１８を通過した記録用紙１７は、加圧ベルト３の裏面側から押圧ローラ２８によって、加圧ベルト３及び定着ベルト２に圧接される。上記押圧ローラ２８は、定着ベルト２と等しい速度か又は僅かに速い速度で回転駆動されているため、図４に示すように、当該押圧ローラ２８によって加圧ベルト３が強制的に搬送されて、加圧ベルト３に波打ちが発生するのを防止することができ、紙しわや用紙の変形等が発生するのを防止することができる。
【００３２】
また、上記押圧ローラ２８は、図示しない駆動源との間にワンウエイクラッチを介在させることにより、記録媒体１７の種類によっては、ＯＨＰシートのように、紙しわ等が発生する虞れがない場合には、当該押圧ローラ２８を駆動せずに、加圧ベルト３に従動回転させることができる。
【００３３】
これに対して、押圧部材が固定部材または駆動されないローラの場合は、図５に示すように、押圧部材の押し付け荷重により定着ベルトや加圧ベルトがたるみ波打ってしまい、ベルト間にある用紙も波打ち、その後の押圧部材で押しつぶされるか紙しわとなってしまう。
【００３４】
なお、図示の実施の形態では、押圧ローラ２８を１つのみ設けた場合について説明したが、当該押圧ローラ２８を２つ以上設けるように構成しても良い。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ニップ部を通過した定着ベルトから用紙等の記録媒体が剥離するのを抑制し、記録媒体の変形や紙しわが発生するのを防止することが可能な定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を示す構成図である。
【図２】図２は定着ローラ及び加圧ローらを示す断面図である。
【図３】図３は押圧ローラを示す構成図である。
【図４】図４は加熱加圧領域の下流側を示す説明図である。
【図５】図５は従来の定着装置における加熱加圧領域の下流側を示す説明図である。
【図６】図６は従来の定着装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１：定着装置、２：定着ベルト、３：加圧ベルト、６：定着ローラ、１２：加圧ローラ、１８：加熱加圧ニップ部、２８：押圧ローラ（押圧・密着手段）。

Claims

互いに圧接した状態で循環移動する定着ベルトと加圧ベルトとの間に、未定着トナー像を担持した記録媒体を挟持した状態で搬送しつつ、前記定着ベルト及び加圧ベルトを介して、加熱加圧手段によって加熱加圧ニップ部で記録媒体を加熱加圧した後、前記定着ベルトと加圧ベルトとの間に記録媒体を挟持したままの状態で、当該記録媒体を所定温度以下に冷却するとともに、前記記録媒体を定着ベルト及び加圧ベルトから剥離し、前記記録媒体上にトナー像を定着する定着装置において、
前記加熱加圧ニップ部よりも下流の領域に、前記記録媒体を定着ベルトに押圧・密着させる押圧・密着手段を備え、前記押圧・密着手段は、少なくとも１つ以上の回転駆動されるローラからなることを特徴とする定着装置。
請求項１に記載の定着装置において、前記回転駆動されるローラは、駆動源とローラとの間にワンウエイクラッチが介在されていることを特徴とする定着装置。