JP2006285061A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複雑で大型になることがなく、格別な電力を不要として、ベルトの片寄りや蛇行を防止することができる定着装置。
【解決手段】 少なくとも加熱ローラ及び定着ローラに張架されて循環駆動される無端状の定着ベルトと、前記定着ローラを前記定着ベルトを介して加圧する加圧ローラとを有し、所定の加熱手段によって加熱された前記定着ベルトと前記加圧ローラとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を加熱・加圧して定着する定着装置において、ローラを長手方向に分割し複数の分割体を形成して円周方向に並設し、該複数の分割体を各々長手方向にシーソー状に傾動可能に軸支した蛇行防止ローラを設け、前記定着ベルトは前記蛇行防止ローラにも張架されること。
【選択図】 図２

Description

本発明はベルト定着装置に関し、詳しくはベルトの片寄りや蛇行を防止した定着装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、原稿に対応した潜像を感光体に形成し、この潜像にトナーを付与することによって顕像化し、この顕像化されたトナー像を記録材上に転写し、この後、記録材上に転写されたトナー像を定着して排紙している。

また、カラー画像を形成する場合には、原稿色に対応したＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの潜像を４個の感光体ドラムに形成し、顕像化された４色のトナー像を無端状ベルトからなる中間転写体に一次転写した後、記録材上に二次転写して、記録材上に転写されたトナー像を定着して排紙している。

このようにトナー像を定着する定着装置として、ハロゲンヒータ等を内蔵した加熱ローラと定着ローラとに張架された無端状の定着ベルトと、定着ローラを定着ベルトを介して加圧する加圧ローラとを有し、定着ベルトと加圧ローラとによって形成されたニップ部で、トナー像が転写された記録材を挟持・搬送しながら、加熱・加圧するベルト定着方式の定着装置があり、このようなベルト定着装置は定着ベルトの熱容量が小さいので、ウオーミングアップタイムが短縮し、省エネになるという利点を有している。

しかし、ベルト定着装置において、厳密に言えば製造誤差によって、加熱ローラや定着ローラが長手方向に正確に同じ外径寸法に形成されているとは限らず、これらが正確に平行に配置されているとは限らない。また、定着ベルトは幅方向の位置で周長や厚みが正確に同じ値に形成されているとは限らない。このため、定着ベルトはローラ上で左若しくは右に片寄ったり、蛇行したりすることが生ずる。

定着ベルトが片寄ることを防止するために、ローラの端にフランジを設けることが従来より行われているが、フランジが小さいと定着ベルトの端部がフランジを乗り上げてしまうことがある。また、フランジを大きくした場合には、定着ベルトの端部がフランジに摺接し続けることになって、定着ベルトの端部が摩耗して耐久性能が低下したり、円滑な循環駆動が行えなくなったりする。また、定着ベルトの端部に皺が寄ることもあって、記録紙上にも皺が寄ったり、定着ムラが発生したりする虞がある。

そこで、複数のローラに張架された無端ベルトで加熱ローラを加圧し、無端ベルトと加熱ローラとの間に形成されたニップ部でトナー像が転写された記録材を加熱・加圧するベルト定着装置において、無端ベルトを張架するローラの一つにステアリングローラを配置したベルト定着装置がある（特許文献１，２参照）。これによれば、ステアリングローラを設けているので、無端ベルトが片寄った場合に、一方のローラ軸をモータによって傾かせることによって、無端ベルトを逆方向に移動させて修正することができる。
特開平１０−２０３６７４号公報 特開平１１−０２４４６０号公報

ベルト定着装置において、ベルトの片寄り等を防止するために、特許文献１，２の如くステアリングローラを用いた場合には、ベルトの端部を検知するセンサ、ローラ軸を傾かせるモータ、及びセンサが検知した情報に基づいてモータを制御するコントローラ等を設けることになる。従って、多数の機械部品や電気部品が必要になって、複雑で大型で原価高になり、更にステアリングローラ制御のための電力も必要とする。従って、省エネにならないので、ベルト定着装置を用いる意義が半減する。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、複雑で大型になることがなく、格別な電力を不要として、ベルトの片寄りや蛇行を防止することができる定着装置、及び該定着装置を備えた画像形成装置を提案することを目的とする。

上記目的は下記の構成の何れかによって達成される。

［１］少なくとも加熱ローラ及び定着ローラに張架されて循環駆動される無端状の定着ベルトと、前記定着ローラを前記定着ベルトを介して加圧する加圧ローラとを有し、所定の加熱手段によって加熱された前記定着ベルトと前記加圧ローラとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を加熱・加圧して定着する定着装置において、ローラを長手方向に分割し複数の分割体を形成して円周方向に並設し、該複数の分割体を各々長手方向にシーソー状に傾動可能に軸支した蛇行防止ローラを設け、前記定着ベルトは前記蛇行防止ローラにも張架されることを特徴とする定着装置。

［２］前記蛇行防止ローラは、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記蛇行防止ローラを加圧することがない位置に配置されていることを特徴とする［１］に記載の定着装置。

［３］少なくとも二つのローラに張架されて循環駆動される無端状の加圧ベルトを有し、所定の加熱手段によって加熱された加熱ローラと前記加圧ベルトとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を加熱・加圧して定着する定着装置において、ローラを長手方向に分割し複数の分割体を形成して円周方向に並設し、該複数の分割体を各々長手方向にシーソー状に傾動可能に軸支した蛇行防止ローラを設け、前記加圧ベルトは前記蛇行防止ローラにも張架されることを特徴とする定着装置。

［４］前記蛇行防止ローラは、前記加圧ベルトを介して前記加熱ローラを加圧することがない位置に配置されていることを特徴とする［３］に記載の定着装置。

［５］［１〜４］の何れか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

本発明の定着装置及び画像形成装置によれば、定着ベルトや加圧ベルトを張架するローラの一つに蛇行防止ローラを配置したので、ベルトの片寄りや蛇行を確実に防止することができる。特に、張架ローラ端部のフランジによって定着ベルトの端部が摩耗して耐久性能が低下したり、円滑な循環駆動が行えなくなったりすることがなく、定着ベルトの端部に皺が寄って、記録紙上にも皺が寄ったり定着ムラが発生したりすることがない。また、ステアリングローラを用いた場合の様に複雑で大型になったり格別な電力を必要とすることもない。

以下に本発明の画像形成装置に関する実施の形態を図を参照して説明する。

先ず、画像形成装置の一例を図１の構成図に基づいて説明する。

本画像形成装置は画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。

画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、ベルト状の中間転写体６、給紙搬送手段及び定着装置９等からなる。

画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。

ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されて形成された信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光手段３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに送られる。

イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙの周囲に帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを配置している。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍの周囲に帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段８Ｍを配置している。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃの周囲に帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段８Ｃを配置している。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋの周囲に帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段８Ｋを配置している。そして、帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光装置３Ｃ、及び帯電手段２Ｋと露光装置３Ｋは、潜像形成手段を構成する。

なお、現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。

中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。

定着装置９は、加熱ローラ９２、定着ローラ９３及び蛇行防止ローラ９４に張架され循環駆動される無端状の定着ベルト９１と、定着ベルト９１を介して定着ローラ９３を押圧する加圧ローラ９５を有し、定着ベルト９１と加圧ローラ９５との間に形成されたニップ部で記録紙（記録材）Ｐ上のトナー像を加熱・加圧して定着する。

かくして、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に転写手段７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、カラー画像合成されたトナー像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録紙（記録材）Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，レジストローラ２３等を経て、転写手段７Ａに搬送され、記録紙Ｐ上にカラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写された記録紙Ｐは定着装置９において加熱・加圧され、記録紙Ｐ上のカラートナー像が定着される。その後、排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。

一方、転写手段７Ａにより記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。

なお、以上はカラー画像を形成する画像形成装置であるが、本発明はモノクロ画像を形成する画像形成装置にも適用可能である。

次に、本発明に係わるベルト定着装置について、図２の断面図に基づいて詳述する。

定着ベルト９１は、無端状に形成され、加熱ローラ９２、定着ローラ９３及び蛇行防止ローラ９４に張架されて循環駆動される。定着ベルト９１は、例えば、基体として厚さ７０μｍのＰＩ（ポリイミド）等からなる耐熱性の樹脂ベルトを用い、基体の外周面を弾性層として厚さ２００μｍの耐熱性のシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ３０°）で被覆し、更に、離型層として厚さ３０μｍのＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブで被覆している。

加熱ローラ９２は、定着ベルト９１を加熱する加熱手段としてのハロゲンランプ９２Ａを内蔵し、例えば、アルミニュウム等から形成された肉厚２ｍｍの円筒状の中空回転体９２Ｂの外周面を、耐熱性のＰＦＡチューブ９２Ｃで被覆し、ハードローラとして構成されている。

定着ローラ９３は、例えば、鉄等の金属から形成された中実の芯金９３Ａを、厚さ１０ｍｍの耐熱性のシリコンスポンジ９３Ｂで被覆して、ソフトローラとして構成されている。

蛇行防止ローラ９４は、ローラを長手方向に分割し複数の分割体９４１を形成して円周方向に並設し、個々の分割体９４１を各々長手方向にシーソー状に傾動可能に軸支している。詳細は後述する。

加圧ローラ９５は、定着ベルト９１を加熱する加熱手段としてのハロゲンランプ９５Ａを内蔵し、例えばアルミニュウム等から形成された肉厚３ｍｍの円筒状の中空回転体９５Ｂの外周面を、厚さ３ｍｍの耐熱性のシリコンゴム９５Ｃ（硬度ＪＩＳ−Ａ３０°）で被覆し、更に、離型層として厚さ５０μｍのＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブ９５Ｄで被覆し、ハードローラとして構成されている。

また、定着ベルト９１を介して加熱ローラ９２の温度を検知する温度センサＳ１、及び加圧ローラ９５の温度を検知する温度センサＳ２が設けられている。

なお、定着ベルト９１を加熱する加熱手段として、どのような加熱手段を用いてもよく、例えば励磁コイルを用いた誘導加熱発熱体を用いてもよい。また、加熱手段は、必ずしも加熱ローラ９２等の中に配置されていなくてもよく、どこに配置されていてもよい。

以上の構成において、不図示の駆動手段によって定着ローラ９３を時計方向に回転させると、定着ベルト９１、加熱ローラ９２、蛇行防止ローラ９４も時計方向に回転し、加圧ローラ９５は反時計方向に回転する。また、加熱ローラ９２に当接する定着ベルト９１はハロゲンランプ９２Ａにより加熱され、加圧ローラ９５もハロゲンランプ９５Ａによって加熱される。そして、不図示の付勢手段によって加圧ローラ９５が定着ローラ９３の方向に付勢されているので、定着ローラ９３に巻回された定着ベルト９１と加圧ローラ９５との間のニップ部Ｎで、給紙された記録紙Ｐが加熱・加圧されて、記録紙Ｐ上のトナー像が定着される。

そして、定着ベルト９１が何らかの理由で幅方向に片寄ったり、蛇行したりすることがあっても、後述する蛇行防止ローラ９４の特性によって解消されるので、定着ベルト９１の端部の摩耗や定着ムラ等が生じない。

次に、蛇行防止ローラ９４について、図３及び図４に基づいて詳述する。図３は蛇行防止ローラ９４の斜視図、図４は蛇行防止ローラの断面図である。

両図において、蛇行防止ローラ９４は外表面が略太鼓状に形成されたローラを長手方向に等分割した４個の分割体９４１を有する。そして、各分割体９４１を円周方向に所定の間隙を設けて並設している。

蛇行防止ローラ９４の回転軸９４２は中央に支持部９４３を有し、支持部９４３は各々９０度間隔の位置に凹部９４３Ａと凹部９４３Ａの縁部から立設した１対の取付部９４３Ｂを有している。

一方、分割体９４１は各々内面側に突出した凸部９４１Ａを有し、凸部９４１Ａを支持部９４３の凹部９４３Ａに挿入した後に、支持ピン９４４を一方の取付部９４３Ｂに設けた孔から挿入し、凸部９４１Ａに設けた孔を貫通させて、他方の取付部９４３Ｂに設けた孔に挿着する。これによって、分割体９４１は支持ピン９４４を中心に長手方向にシーソー状に傾動可能となる。

また、凸部９４１Ａの先端と凹部９４３Ａの底部との間には引っ張りバネ９４５が係止されていていて、その付勢力で通常のときは分割体９４１が長手方向の何れにも傾斜することがない中立の姿勢を保っていて、分割体９４１が一方に傾斜したときは引っ張りバネ９４５によって中立の姿勢に復元するように作用する。

このように構成した蛇行防止ローラ９４において、定着ベルト９１が何らかの理由で一方の側に片寄った場合には、片寄った一方の側では４個の分割体９４１が互いに接近するように支持ピン９４４を中心に傾いて４個の分割体９４１の外径が細くなり、他方の側では４個の分割体９４１の外径が太くなる。ベルトは外径の太い側に移動する習性があるので、外径の細い側に片寄った定着ベルト９１は外径の太い側に移動して、元の位置に復元する。

従って、蛇行防止ローラ９４を用いることによって、定着ベルトの片寄りや蛇行を容易に修正することができ、しかも大型にならず、格別に電力を要することもない。

なお、ローラを長手方向に６分割して６個の分割体を形成してもよい。

また、外表面が略太鼓状に形成されたローラを分割するのではなく、外径寸法が長手方向に同一のローラを分割して複数の分割体を形成してもよい。

また、蛇行防止ローラを用いる定着装置としては、図２の如き定着装置に限定されるものではなく、例えば図５の如き定着装置であってもよい。

図５において、１９３は加熱ローラであって、加熱手段としてのハロゲンランプ１９３Ａを内蔵し、アルミニュウム等から形成された円筒状の中空回転体１９３Ｂの外周面を、耐熱性のシリコーンゴム１９３Ｃで被覆している。１９１は加圧ベルトであって、支持ローラ１９５、圧力ローラ１９６及び蛇行防止ローラ１９７に張架されていて、支持ローラ１９５と圧力ローラ１９６との間に位置する加圧ベルト１９１が加熱ローラ１９３を加圧してニップ部Ｎを形成している。そして、このニップ部Ｎで、給紙された記録紙Ｐが加熱・加圧されて、記録紙Ｐ上のトナー像が定着される。

この様に、蛇行防止ローラ１９７を設けることにより、加圧ベルト１９１の端部の摩耗や定着ムラ等が生じない。

以上の如く蛇行防止ローラを用いた２種のベルト定着装置の例を示したが、ベルト定着装置としてはこれに限定されるものではなく、どのような形態であってもよい。

但し、蛇行防止ローラの複数の分割体は所定の間隙を有して配置されているので、蛇行防止ローラをニップ部の形成に寄与しない位置に配置することが望ましい。即ち、図２に示すベルト定着装置においては、蛇行防止ローラ９４は、加圧ローラ９５が定着ベルト９１を介して蛇行防止ローラ９４を加圧することがない位置に配置することが望ましい。また、図５に示すベルト定着装置においては、蛇行防止ローラ１９７が加圧ベルト１９１を介して加熱ローラ１９３を加圧することがない位置に配置することが望ましい。

また、定着ベルトや加圧ベルトを張架する蛇行防止ローラは必ずしも１本である必要はなく、複数本であってもよい。

画像形成装置の構成図である。 ベルト定着装置の断面図である。 蛇行防止ローラの斜視図である。 蛇行防止ローラの断面図である。 他の形態のベルト定着装置の断面図である。

符号の説明

９１ 定着ベルト
９２，１９３ 加熱ローラ
９３ 定着ローラ
９４，１９７ 蛇行防止ローラ
９４１ 分割体
９５ 加圧ローラ
１９１ 加圧ベルト
１９５ 支持ローラ
１９６ 圧力ローラ
Ｐ 記録紙
Ｎ ニップ部

Claims (5)

1. 少なくとも加熱ローラ及び定着ローラに張架されて循環駆動される無端状の定着ベルトと、前記定着ローラを前記定着ベルトを介して加圧する加圧ローラとを有し、所定の加熱手段によって加熱された前記定着ベルトと前記加圧ローラとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を加熱・加圧して定着する定着装置において、
   ローラを長手方向に分割し複数の分割体を形成して円周方向に並設し、該複数の分割体を各々長手方向にシーソー状に傾動可能に軸支した蛇行防止ローラを設け、
   前記定着ベルトは前記蛇行防止ローラにも張架されることを特徴とする定着装置。
2. 前記蛇行防止ローラは、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して前記蛇行防止ローラを加圧することがない位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 少なくとも二つのローラに張架されて循環駆動される無端状の加圧ベルトを有し、所定の加熱手段によって加熱された加熱ローラと前記加圧ベルトとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を加熱・加圧して定着する定着装置において、
   ローラを長手方向に分割し複数の分割体を形成して円周方向に並設し、該複数の分割体を各々長手方向にシーソー状に傾動可能に軸支した蛇行防止ローラを設け、
   前記加圧ベルトは前記蛇行防止ローラにも張架されることを特徴とする定着装置。
4. 前記蛇行防止ローラは、前記加圧ベルトを介して前記加熱ローラを加圧することがない位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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