JP2005351939A - 画像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、定着ローラ及び加圧ローラと記録材端部との一定位置での接触による摩耗の進行を遅らせて、ローラの交換寿命を延長させ、ランニングコストを低減することである。
【解決手段】記録材Ｐを挟持搬送しつつ記録材Ｐ上の画像を加熱する定着ローラ１及び加圧ローラ２を有する定着装置Ｔにおいて、前記定着ローラ１及び加圧ローラ２を記録材Ｐの幅方向へ移動させる移動手段１５，１７を有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は記録材上の画像を加熱する画像加熱装置に関する。例えば、複写機やプリンタなどにおいて用いられる。

一般に、電子写真方式を採用した複写機等の画像形成装置では、記録シート等の記録材上に転写したトナー像を定着させるために、通常は加熱・加圧式定着装置が設けられている。従来、この種の定着装置としては、互いに圧接しながら回転する定着ローラと加圧ローラとを備え、未定着トナー像が形成された記録材を、定着ローラと加圧ローラの間に挿通させて未定着トナー像の定着を行うようにした定着装置が知られている。

上記定着装置において、従来、定着ローラおよび加圧ローラは、定着装置が有するフレーム間に固定されており、記録材の搬送方向と直交する幅方向（ローラの軸方向）への移動はできない。このため、定着ローラと加圧ローラの間を通過する記録材端部との接触により、定着ローラおよび加圧ローラが摩耗して寿命となってしまうという問題があった。

この問題を解決する手段として、以下に示す特許文献１〜２に、定着ローラを軸方向に移動可能にする技術が提案されている。

特許文献１は、定着ローラのみを軸方向に移動可能に設け、サービスマンが加圧ローラ軸方向両端部に設けられた弾性力の異なる左右の加圧バネを入れ換えることにより、前記定着ローラを軸方向に移動させている。

特許文献２は、定着ローラのみを軸方向に移動可能に設け、この定着ローラの軸両端部に設けた複数の溝に対して、ローラのスラスト方向へのがたがないようにＣ型止め輪で係止している。そして、サービスマンが前記複数の溝に対する前記Ｃ型止め輪の係止位置をずらすことにより、前記定着ローラを軸方向に移動させている。

また定着ローラに接触する記録材剥離用の分離爪が、該ローラ表面を損傷する度合いを低減させるための技術として、以下に示す特許文献３に、定着ロールを軸方向に移動可能にする技術が提案されている。

特許文献３は、定着ロール（定着ローラに相当）に接触する用紙剥離用のフィンガー（分離爪に相当）を軸方向に移動させる代わりに、定着ロールを軸方向に往復移動させるためのロール移動装置を備えた構成となっている。このロール移動装置は、定着ロールを軸方向一方に押圧するレバー部材とカムとによる駆動手段と、前記駆動手段によって押圧された定着ロールを戻す方向に作用する押圧スプリングによる戻し手段とが、前記定着ロールの両側に対応させて配置され構成されている。

特開平２−２７１３７７号公報 実開平２−１３２２６８号公報 特開平５−１７３４４５号公報

しかしながら、上記特許文献１〜２に記載の技術では、いずれも定着ローラのみが軸方向に移動可能であるため、ローラの同一位置に記録材端部が接触することによる定着ローラの摩耗は低減できるが、軸方向への移動ができない加圧ローラは記録材端部が該ローラの同一位置に接触することにより摩耗してしまうという問題があった。

また上記特許文献１に記載の技術では、定着ローラを軸方向に移動させるために、サービスマンが前記左右の加圧バネを入れ換えなければならなかった。この加圧バネを自動で入れ換えることも考えられるが、たとえ加圧バネを自動で入れ換えたとしても、加圧ローラの軸方向両端部に設けられた加圧バネの各々のバネ力を入れ換えることにより、定着ローラと加圧ローラのニップバランスを崩すことになり、定着不良や記録材のしわ等の問題が発生することが予想された。

同様に上記特許文献２に記載の技術でも、定着ローラを軸方向に移動させるために、サービスマンが前記複数の溝に対して前記Ｃ型止め輪による係止位置をずらさなければならなかった。

また上記特許文献３に記載の技術では、用紙剥離用フィンガーの接触によるロール表面の損傷低減のために、実際に用紙の定着を行う時間以外は、前記ロール移動装置により定着ロールを軸方向に移動して定着位置以外の位置へ移動することは可能である。しかしながら、実際に用紙の定着を行う間は、前記定着ロールは常に定着位置にセットされるため、定着ロールと加圧ロールの間を通過する用紙端部との接触により、定着ロールおよび加圧ロールが摩耗してしまうという問題を解決することはできない。

さらに、近年、画像形成装置は、さらなる高速出力化、高生産性化、カラー化が進んでいる。前述の如き定着装置において、高速出力化、高生産性化に対応するための主な手法は、定着ローラと加圧ローラに大きな圧力を付加することである。また、カラー化に対応するための主な手法は、定着ローラおよび加圧ローラの表面に形成する弾性層の厚さを、モノクロの画像形成装置における定着装置と比較して厚くすることである。このように弾性層を厚くすることにより、定着ローラおよび加圧ローラの表層を記録材に追従しやすくし、よりカラー画像として良好な出力を得ることができる。

近年、このような高速出力化、高生産性化、さらにカラー化が進む画像形成装置の定着装置において、前述の定着ローラを軸方向に移動可能にする提案は、前述した記録材端部との接触によるローラの摩耗を防ぐこと以前に、以下のような問題があった。

すなわち、定着ローラおよび加圧ローラ表面の弾性層の厚みを厚くし、定着ローラと加圧ローラに大きな圧力を付加した定着装置において、前述した特許文献１のように定着ローラのみを軸方向に移動させる構成とすると、ローラ軸端部で加圧力がアンバランスになり、厚みが増した弾性層に局部的なダメージを与えてしまい、ローラの弾性層の局部剥がれ等が発生するおそれがあった。

さらに、近年のカラー化の流れにより、記録材自身の厚みが増す傾向にある。厚手の記録材を、高速に、高圧の定着装置に突入させた場合、定着ローラおよび加圧ローラの記録材端部との接触による摩耗問題はさらに深刻な問題となる。

本発明の目的は、上記従来の技術を更に発展させたものであって、定着部材および加圧部材と記録材端部との一定位置での接触による摩耗の進行を遅らせて、前記定着部材および加圧部材の交換寿命を延長させ、ランニングコストを低減することである。

また本発明の他の目的は、定着部材および加圧部材の交換回数を減らすことで、定着部材および加圧部材の交換による画像形成装置の停止時間を減らし、画像形成装置の生産性を向上させることである。

上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、記録材を挟持搬送しつつ記録材上の画像を加熱する第１の回転体及び第２の回転体を有する画像加熱装置において、前記第１の回転体及び第２の回転体を記録材の幅方向へ移動させる移動手段を有することを特徴とする。

上記本発明によれば、移動手段により第１の回転体及び第２の回転体を記録材の幅方向に移動させることにより、第１の回転体及び第２の回転体と記録材端部との一定位置での接触による摩耗の進行を遅らせることが可能になる。これにより、第１の回転体及び第２の回転体の交換寿命を延長させ、ランニングコストが低減できる。

また、第１の回転体及び第２の回転体の交換回数が減ることで、第１の回転体及び第２の回転体の交換による画像形成装置の停止時間を減らすことができ、これにより画像形成装置の生産性を向上させることが可能になる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。

〔第１実施形態〕
図１は第１実施形態に係る定着装置の断面図である。ここでは、電子写真方式の画像形成装置に用いられる画像加熱装置としての定着装置を例示して説明する。なお、画像形成装置は、詳しく図示していないが、画像形成部において電子写真感光体などの像担持体にトナー像を形成し、このトナー像を転写部にて記録材に転写し、これを以下に説明する画像加熱装置としての定着装置に搬送し、該定着装置おいて未定着のトナー像を記録材に定着するものである。以下、本実施形態に係る定着装置について説明する。

画像形成部にてトナー像が転写された記録材Ｐは、図１に示すように矢印ａ方向に送られ、搬送路５、定着入口ガイド６，７を経て、定着装置Ｔに導入される。

本実施形態に係る定着装置Ｔは、未定着トナー像を有する記録材Ｐを加熱・加圧しつつ挟持搬送する第１の回転体としての定着ローラ１及び第２の回転体としての加圧ローラ２と、前記定着ローラ１及び加圧ローラ２を回転可能に支持するフレーム部材４と、前記フレーム部材４を記録材Ｐの搬送方向に対して直交する幅方向に移動可能に支持するベース部材１４と、前記ベース部材１４に移動可能に支持されたフレーム部材４を前記記録材Ｐの幅方向に移動させる移動手段１５，１７と、を有する。

定着装置Ｔに導入された記録材Ｐは、定着ローラ１と加圧ローラ２によって挟持搬送しつつ加熱／加圧されることにより前記未定着のトナー像が記録材Ｐに定着される。図１において、３は弾性層であり、本実施形態では定着ローラ１及び加圧ローラ２の各表層に形成されている。

この定着装置Ｔにおいて、トナー像が定着された記録材Ｐは、記録材Ｐの状態（トナー量の多い／少ないや、記録材Ｐの含有水分量等）により、定着ローラ１に接して記録材Ｐを定着ローラ１から分離する上分離爪８、もしくは、加圧ローラ２に接して記録材Ｐを加圧ローラ２から分離する下分離爪９、のいずれかにより、定着ローラ１又は加圧ローラ２から分離される。

分離された記録材Ｐは、出口上ガイド１２と出口下ガイド１３によって位置を規制され、出口上ローラ１０と出口下ローラ１１に導かれ、更に下流側に搬送され、最終的に画像形成装置外に排出される。

ここで、本実施形態における定着装置Ｔの動作を図１と図２を用いて説明する。図２は本実施形態における定着装置を上面からみた図である。

定着装置Ｔは、記録材Ｐの搬送方向（矢印ａ方向）と直交する幅方向（矢印ｂ方向）に移動可能であって、図１に示すように定着ローラ１及び加圧ローラ２を回転可能に支持しているフレーム部材４が前記ベース部材としてのスライダベース１４上に前記記録材幅方向に移動可能に設置されている。

図２に示すように、画像形成装置の操作部側である定着装置Ｔの手前側（記録材幅方向一方）には、画像形成装置本体側に設けられた、定着スライドカム１５が配置されている。また、画像形成装置の後側板１６には定着装置Ｔの奥側（記録材幅方向他方）に接し、定着装置Ｔを前記定着スライドカム１５側に付勢するスライドバネ１７が配置されている。この定着スライドカム１５とスライドバネ１７により、前記スライダベース１４に移動可能に支持された定着装置Ｔ（フレーム部材４）を前記記録材Ｐの幅方向に移動させる移動手段を構成している。すなわち、この移動手段１５，１７により前記第１の回転体としての定着ローラ１及び第２の回転体としての加圧ローラ２を記録材Ｐの幅方向（矢印ｂ方向）へ移動させる。

前記スライドバネ１７の付勢力を受け、スライダベース１４上に移動可能に配置された定着装置Ｔは、常に定着装置手前側に移動する力を受けている。この付勢力により定着装置Ｔの手前側は、常に定着スライドカム１５に押し付けられている。

上述した状態で、定着スライドカム１５を図２の矢印ｃ方向に回転させると、定着装置Ｔはスライダベース１４上で、記録材Ｐの搬送方向（矢印ａ方向）と直交する幅方向（矢印ｂ方向）に移動することができる。このように前記移動手段１５，１７にて前記第１の回転体としての定着ローラ１及び第２の回転体としての加圧ローラ２を移動させることにより記録材Ｐとの接触位置を変更する。これにより、定着ローラ１と加圧ローラ２の一定箇所に記録材Ｐの端部が常に接触することがなくなり、定着ローラ１及び加圧ローラ２と記録材Ｐ端部との接触による前記定着ローラ１及び加圧ローラ２の摩耗の進行を遅らせることが可能になる。

また、本実施形態において、定着装置Ｔは、前記定着ローラ１と前記加圧ローラ２の間に記録材Ｐがないときに前記定着スライドカム１５の回転により記録材Ｐの幅方向へ移動し、その移動した位置にて以降の定着を行うことが好ましい。

なぜならば、定着装置Ｔに記録材Ｐが存在する状態で、定着装置Ｔを記録材Ｐの搬送方向と直交する幅方向に移動させると、特に搬送方向に長いサイズの記録材Ｐの場合、定着装置上流側の画像形成部におけるトナー像転写部や、定着装置下流側において記録材を搬送する搬送部において、画像ずれや排出不良などの影響を与えてしまう可能性があるからである。

また、本実施形態において、定着装置Ｔの記録材Ｐの幅方向への移動手段として、スライドバネ１７により定着装置Ｔを記録材幅方向一方に付勢し、該定着装置Ｔをスライドカムの回転により記録材幅方向に移動する、スライダ／カム方式を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばピニオン／ラック方式であってもよい。具体的には、例えば定着ローラ１及び加圧ローラ２を回転可能に支持するフレーム部材４の長手方向（記録材幅方向）にラックギアを設け、更に前記ラックギアに噛合して回転するピニオンギアを設けて、該ピニオンギアを回転することにより定着装置Ｔを記録材Ｐの幅方向に移動する構成としてもよい。このように定着装置Ｔの記録材Ｐの幅方向への移動手段はピニオン／ラック方式であってもよく、同様の効果を得ることができる。

上述したように、本実施形態によれば、前記移動手段１５，１７により定着ローラ１及び加圧ローラ２を記録材Ｐの幅方向（矢印ｂ方向）に移動させることにより、定着ローラ及び加圧ローラと記録材端部との一定位置での接触による前記定着ローラ及び加圧ローラの摩耗の進行を遅らせることが可能になる。これにより、定着ローラ及び加圧ローラの交換寿命を延長させ、ランニングコストが低減できる。

また、定着ローラ及び加圧ローラの交換回数が減ることで、定着ローラ及び加圧ローラの交換による画像形成装置の停止時間を減らすことができ、これにより画像形成装置の生産性を向上させることが可能になる。

〔第２実施形態〕
図３は第２実施形態に係る定着装置の上面図である。なお、本実施形態に係る画像加熱装置としての定着装置Ｔにおいて、記録材Ｐの搬送方向と直交する幅方向に移動する構成は、前述した第１実施形態と同様である。

一般に定着装置Ｔは、定着ローラ１や加圧ローラ２のいずれか一方又は両方を加熱するためのヒータや、温度検知手段であるサーミスタなどを制御するために、画像形成装置本体から給電部１９を通して電力の供給を受ける電力供給部としての受電部１８が設けられている。この電力供給部としての受電部１８は、後で詳しく説明するが、前記移動手段１５，１７による記録材の幅方向への移動の際に、前記画像形成装置本体側の給電部１９と電気的に接続した状態を維持したまま前記第１の回転体としての定着ローラ１及び第２の回転体としての加圧ローラ２と共に移動自在となっている。

図３において、定着装置Ｔが、画像形成装置本体内に収納された状態で、定着装置Ｔ側の受電部１８は、画像形成装置本体側の給電部１９と結合し、この結合した状態で画像形成装置本体から定着装置Ｔに電力が供給される。

画像形成装置において、記録材Ｐがなんらかの原因で紙詰まりを起こした場合、その詰まった記録材を除去するために、定着装置Ｔは画像形成装置外に引き出される。その際に、定着装置Ｔは前記移動手段を構成する定着スライドカム１５が設けられたユニット毎、画像形成装置外に引き出される。この定着装置Ｔは画像形成装置外へ引き出された際、前記定着装置Ｔ側の受電部１８は前記画像形成装置本体側の給電部１９から離間して、画像形成装置本体から定着装置Ｔへの電力供給が遮断される。

上述のように、定着装置Ｔは画像形成装置本体から引き出されることがあり、かつ収納位置において、確実に受電部１８と給電部１９が結合しなければならない。

このため、前述した移動手段１５，１７による定着装置Ｔの軸方向（図３の矢印ｂ方向）への移動による前記受電部１８及び給電部１９の結合不良を防止すべく、受電部１８及び給電部１９が結合状態を保持したまま前記移動手段１５，１７による定着装置Ｔの移動に追従して移動するように、前記受電部１８もしくは給電部１９を移動可能に保持している。

図３を用いて、前記画像形成装置本体側の給電部１９が前記定着装置Ｔの受電部１８の移動に追従して移動する構成を例示して説明する。本実施形態では、図３に示すように、画像形成装置本体側の給電部１９を、給電部揺動バネ２８を介して給電部ブラケット２０に配置している。更に給電部ブラケット２０を、給電部スライドバネ２１を介して画像形成装置の後側板１６に配置している。

ここで、給電部揺動バネ２８の付勢力をＦ２８とし、給電部スライドバネ２１の付勢力をＦ２１とすると、前記各バネ２８，２１は、以下の２つの条件が満たされるように設定する。

第１に、前記力の関係がＦ２１＞Ｆ２８を満たしていること、第２に、前記第１の力の関係が定着装置Ｔの記録材Ｐの幅方向（図３の矢印ｂ方向）の移動ストローク分満たされていること、である。

上記２つの条件を満たすように各バネ２８，２１を設定することで、前記移動手段１５，１７による定着装置Ｔの記録材Ｐの幅方向の移動により、受電部１８と給電部１９が離間し、画像形成装置本体から定着装置Ｔへの電力供給が遮断されてしまうのを防止することができる。

上述したように、本実施形態によれば、前述した移動手段１５，１７による定着装置Ｔの軸方向（図３の矢印ｂ方向）への移動を行ったとしても、受電部１８及び給電部１９が結合状態を保持したまま前記定着装置Ｔの移動に追従して移動するため、受電部１８と給電部１９が離間し、画像形成装置本体から定着装置Ｔへの電力供給が遮断されてしまうのを防止することができる。

〔他の実施形態〕
前述した実施形態では、記録材を挟持搬送しつつ記録材上の画像を加熱する第１の回転体及び第２の回転体にローラ方式を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば複数のローラに張架されたベルトなどのベルト式の第１の回転体及び第２の回転体、あるいはスリーブの周囲を回転移動するフィルムなどの第１の回転体及び第２の回転体であってもよく、更にはこれらローラ方式、ベルト方式を組み合わせた第１の回転体及び第２の回転体であってもよく、前述したように第１の回転体及び第２の回転体が記録材の搬送方向と直交する幅方向に移動する構成とすることにより、同様の効果を得ることができる。

また前述した実施形態では、画像形成装置を具体的には例示していないが、例えばプリンタ、複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の画像形成装置であってもよく、該画像形成装置に用いられる画像加熱装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。更に、記録材担持体を使用し、該記録材担持体に担持された記録材に各色のトナー像を順次重ねて転写する画像形成装置や、中間転写体を使用し、該中間転写体に各色のトナー像を順次重ねて転写し、該中間転写体に担持されたトナー像を記録材に一括して転写する画像形成装置であっても良く、該画像形成装置に用いられる画像加熱装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

またモノクロ画像を形成する画像形成装置、カラー画像を形成する画像形成装置のいずれであっても、前述した画像加熱装置を用いることで、同様の効果を得ることができる。特にカラー画像形成装置において、厚手の記録材を用いる場合に、本発明は特に有効である。

本発明の第１実施形態に係る定着装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る定着装置の構成を示す上面図である。 本発明の第２実施形態に係る定着装置の構成を示す上面図である。

符号の説明

Ｆ２１ …給電部スライドバネ付勢力
Ｆ２８ …給電部揺動バネ付勢力
Ｐ …記録材
Ｔ …定着装置
１ …定着ローラ（第１の回転体）
２ …加圧ローラ（第２の回転体）
３ …弾性層
４ …フレーム部材
５ …搬送路
６，７ …定着入口ガイド
８ …上分離爪
９ …下分離爪
１０ …出口上ローラ
１１ …出口下ローラ
１２ …出口上ガイド
１３ …出口下ガイド
１４ …スライダベース（ベース部材）
１５ …定着スライドカム（移動手段）
１６ …後側板
１７ …スライドバネ（移動手段）
１８ …受電部（電力供給部）
１９ …給電部（電力供給部）
２０ …給電部ブラケット
２１ …給電部スライドバネ
２８ …給電部揺動バネ

Claims (3)

1. 記録材を挟持搬送しつつ記録材上の画像を加熱する第１の回転体及び第２の回転体を有する画像加熱装置において、
   前記第１の回転体及び第２の回転体を記録材の幅方向へ移動させる移動手段を有することを特徴とする画像加熱装置。
2. 前記移動手段にて前記第１の回転体及び第２の回転体を移動させることにより記録材との接触位置を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
3. 画像形成装置本体から電力供給を受ける電力供給部を有し、前記電力供給部は前記画像形成装置本体と電気的に接続した状態を維持したまま前記第１の回転体及び第２の回転体と共に移動自在であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像加熱装置。