JP2007010999A

JP2007010999A - 定着装置

Info

Publication number: JP2007010999A
Application number: JP2005191933A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Oba; 忠志大庭; Toshimitsu Takeuchi; 利充武内
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2007-01-18

Abstract

【課題】用紙及びベルトの搬送性を向上させ、用紙のしわ及び定着不良（したがって画像不良）を防止すること。
【解決手段】定着装置２は、熱ローラ４と、上流側支持ローラ６と、下流側支持ローラ８と、上流側及び下流側支持ローラ６及び８に巻き掛けられた無端状のベルト１０とを備えている。下流側支持ローラ８がベルト１０を介して熱ローラ４に圧接され、ベルト１０の周方向における一部領域が熱ローラ４にニップされる。熱ローラ４及び下流側支持ローラ８のうちの片方がクラウン形状をなしかつ、他方が逆クラウン形状をなしている。
【選択図】図２

Description

本発明は、静電写真式の複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に装着される定着装置、更に詳しくは、熱ローラと、熱ローラの回転方向上流側に配置された上流側支持ローラと、該回転方向下流側に配置された下流側支持ローラと、上流側支持ローラ及び下流側支持ローラに巻き掛けられた無端状のベルトとを備え、少なくとも下流側支持ローラが該ベルトを介して熱ローラに圧接され、該ベルトの周方向における一部領域が熱ローラにニップされる形態の定着装置に関する。

画像形成装置に装着される定着装置は、未定着トナーを用紙に定着させるため、高い温度と一定時間の圧力を必要としている。特に近年、ニーズが多くなってきているカラー画像形成装置においては、多色のトナーを重ねて印字するため、モノクロ機よりも高い熱量と圧力が必要とされる。この要求に応えるためには、熱ローラと圧ローラとのニップ幅が大きい定着装置が有利である。そしてこのような定着装置の一つの典型例としては、熱ローラと、熱ローラの回転方向上流側に配置された上流側支持ローラと、該回転方向下流側に配置された下流側支持ローラと、両ローラ間に巻き掛けられた無端状のベルトとを備え、少なくとも下流側支持ローラが該ベルトを介して熱ローラに圧接され、該ベルトの周方向における一部領域が熱ローラにニップされる定着装置を挙げることができる（特許文献１参照）。

上記定着装置において、熱ローラと、熱ローラに該ベルトを介して圧接される下流側支持ローラとは、それぞれ、直径が軸方向の一端から他端にわたって実質的に一定であるストレート形状をなしている。その結果、熱ローラと、該ベルトを介して圧接される下流側支持ローラとのニップ部には、該ベルト及び搬送される用紙を軸方向外方に広げる機能がないので、用紙の搬送性及び該ベルト自身の搬送性に問題がある。すなわち、該ニップ部に、用紙が軸方向に波打った状態で搬送されてくると、用紙を軸方向外方に広げる機能がないので、用紙にしわが発生するおそれがある。また、該ニップ部の直前において、該ベルトにたるみが生じやすく、部分的な定着不良、したがって画像不良が発生するおそれがある。
特開２００４−２１２８４４号公報

本発明の目的は、用紙及びベルトの搬送性を向上させ、用紙のしわ及び定着不良（したがって画像不良）を防止することを可能にする、新規な定着装置を提供することである。

本発明によれば、
熱ローラと、熱ローラの回転方向上流側に配置された上流側支持ローラと、該回転方向下流側に配置された下流側支持ローラと、上流側支持ローラ及び下流側支持ローラに巻き掛けられた無端状のベルトとを備え、少なくとも下流側支持ローラが該ベルトを介して熱ローラに圧接され、該ベルトの周方向における一部領域が熱ローラにニップされる定着装置において、
熱ローラ及び下流側支持ローラのうちの片方がクラウン形状をなしかつ、他方が逆クラウン形状をなすよう構成される、
ことを特徴とする定着装置、が提供される。
上流側支持ローラが下流側支持ローラに対し離隔する方向であって熱ローラの接線方向と一致する方向に付勢されて該ベルトに張力が付与され、下流側支持ローラが熱ローラの軸心に向って付勢されて該ベルトを介して熱ローラに圧接される、ことが好ましい。

以下、本発明に従って構成された定着装置の好適な実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１を参照して、定着装置２は、熱ローラ４と、熱ローラ４の半径方向外側において相互に周方向に間隔をおいて配置された上流側支持ローラ６及び下流側支持ローラ８と、上流側支持ローラ６及び下流側支持ローラ８間に巻き掛けられた無端状のベルト１０とを備えている。上流側支持ローラ６は、熱ローラ４の回転方向上流側に配置され、下流側支持ローラ８は熱ローラ４の回転方向下流側に配置されている。少なくとも下流側支持ローラ８、実施形態においては下流側支持ローラ８がベルト１０を介して熱ローラ４に圧接され、ベルト１０の周方向における一部領域、実施形態においては、ベルト１０の、下流側支持ローラ８と熱ローラ４とのニップ部から上流側の一部領域が熱ローラ４にニップされている。上流側支持ローラ６の、ベルト１０が巻き掛けられた周方向領域であって、熱ローラ４に対向する領域は、熱ローラ４に対し、ベルト１０が巻き掛けられた状態で、隙間をおいて位置付けられている。

熱ローラ４は、アルミニウムなどの金属からなる円筒状本体１２と、円筒状本体１２の外周面に配設された、シリコンゴムなどからなる弾性層１４とを備えている。熱ローラ４の円筒状本体１２の両端には、円筒状本体１２よりも小径の円筒状の軸部１６が、両端から軸方向の両側に延び出すよう一体に形成されている。熱ローラ４の軸部１６の各々は、定着装置２の、図示しない一対の側壁に、それぞれ図示しない軸受を介して回転自在に支持されている。熱ローラ４の中心部には熱源であるハロゲンヒータＨが配設されている。ハロゲンヒータＨの両端部は、定着装置２の、図示しない側壁の各々の外側に離脱自在に装着される側カバー（不図示）に静止状態で支持される。

相互に実質的に同じ構成を有している上流側支持ローラ６及び下流側支持ローラ８は、それぞれ、アルミニウムなどの金属からなる円筒状本体２０を備えている。円筒状本体２０の両端には、円筒状本体２０よりも小径の円筒状の軸部２２が、両端から軸方向の両側に延び出すよう一体に形成されている。上流側支持ローラ６の軸部２２の各々は、それぞれ、定着装置２の、図示しない側壁の各々に形成された長穴２４に、図示しない軸受部材を介して回動自在にかつ、長穴２４に沿って摺動可能に支持されている。長穴２４の各々は、熱ローラ４の接線方向であって、下流側支持ローラ８に対し接近及び離隔する方向に長く延在するよう形成されている。下流側支持ローラ８の軸部２２の各々は、それぞれ、該側壁の各々に形成された長穴２６に、図示しない軸受部材を介して回動自在にかつ、長穴２６に沿って摺動可能に支持されている。長穴２６の各々は、熱ローラ４の半径方向に長く延在するよう形成されている。

該側壁の各々と、上流側支持ローラ６の、対応する軸部２２との間には図示しない圧力付与手段、例えば圧縮コイルばねが配設され、軸部２２の各々を、矢印Ａ方向に付勢している。これにより、上流側支持ローラ６は、下流側支持ローラ８に対し離隔する方向であって、熱ローラ４の接線方向と一致する方向に付勢され、ベルト１０に張力が付与される。該側壁の各々と、下流側支持ローラ８の、対応する軸部２２との間には図示しない圧力付与手段、例えば圧縮コイルばねが配設され、軸部２２の各々を、矢印Ｂ方向に付勢している。これにより、下流側支持ローラ８は、熱ローラ４の半径方向に軸心に向って付勢され、ベルト１０を介して熱ローラ４に圧接させられる。ベルト１０は、ポリイミド樹脂から形成されている。

熱ローラ４は、ギヤなどの動力伝達機構を介して、例えば駆動原である電動モータに駆動連結されている（いずれも図示せず）。熱ローラ４が電動モータにより図１において時計方向に回転駆動されると、上流側支持ローラ６及び下流側支持ローラ８は、ベルト１０と共に反時計方向に従動回転させられる。ハロゲンヒータＨが通電され、発熱が開始されると、熱ローラ４の昇温が開始される。熱ローラ４に伝達された熱は、ベルト１０及び、ベルト１０を介して下流側支持ローラ８及び上流側支持ローラ６にも伝達される。熱ローラ４の表面温度が常温から所定の温度に達した後、片面（上面）にトナーが転写された用紙Ｐが図１において右から左に向かって搬送され、熱ローラ４とベルト１０とのニップ部を通過すると、用紙Ｐの片面に転写された未定着トナーは、熱ローラ４によって用紙Ｐの片面に溶融定着される。

本発明による上記定着装置２においては、熱ローラ４及び下流側支持ローラ８のうちの片方がクラウン形状をなしかつ、他方が逆クラウン形状をなすよう構成される。図２には、熱ローラ４の外周面、すなわち弾性層１４の外周面がクラウン形状（軸方向中央の直径が軸方向両端の直径よりも大きい形状）をなし、下流側支持ローラ８の外周面、すなわち円筒状本体２０の外周面が逆クラウン形状（軸方向中央の直径が軸方向両端の直径よりも小さい形状）をなすよう形成されている。また、図３には、熱ローラ４の外周面、すなわち弾性層１４の外周面が逆クラウン形状をなし、下流側支持ローラ８の外周面、すなわち円筒状本体２０の外周面がクラウン形状をなすよう形成されている。

本発明による定着装置２において、熱ローラ４及び下流側支持ローラ８が上記のように構成されているので、熱ローラ４と、ベルト１０を介して圧接される下流側支持ローラ８とのニップ部には、ベルト１０及び搬送される用紙Ｐを軸方向外方に広げる機能が付与されるので、用紙Ｐの搬送性及びベルト１０自身の搬送性が向上される。すなわち、該ニップ部に、用紙Ｐが軸方向に波打った状態で搬送されてくると、用紙Ｐが軸方向外方に広げられながら通過するので、用紙Ｐにしわが発生することなく搬送される。また、ベルト１０が該ニップ部を通過するに際しても軸方向外方に広げられるので、該ニップ部の直前においてベルト１０にたるみが生ずることが抑制され、部分的な定着不良、したがって画像不良の発生が防止される。

本発明者は、本発明の効果を確認するための実験を行った。実験は、図１に示す定着装置を備えた画像形成装置を使用して、連続印字（したがって連続定着）を１０Ｋ枚行い、１０Ｋ枚耐刷後の画像品質の評価を行った。画像品質の評価は、画像の状態として、画像ずれが発生したか否かを確認することによって行った。実験結果を示す図４及び図５（後述する）において、×印は、画像ずれが発生した結果を示し、○印は、画像ずれが発生しなかった結果を示している。なお、実験に使用した定着装置における主要な構成部材の寸法は次のとおりである。
熱ローラの直径：３６ｍｍ
熱ローラを被覆する弾性体であるシリコンゴムの厚さ：０．７５ｍｍ
上流側支持ローラの直径：１７ｍｍ
下流側支持ローラの直径：１７ｍｍ

図４には、比較例１〜５の実験結果が示されている。
比較例１は、熱ローラ、上流側支持ローラ及び下流側支持ローラの各々を、直径のクラウン量が０ｍｍの、直径が一端から他端まで一定の形状とした定着装置の実験結果である。
比較例２〜５は、熱ローラを、クラウン量が正の値で示されるクラウン形状又はクラウン量が負の値で示される逆クラウン形状としかつ、上流側支持ローラ及び下流側支持ローラの各々を、クラウン量が０ｍｍの、直径が一定の形状とした定着装置の実験結果である。すなわち、
比較例２は、熱ローラを、クラウン量が０．０５ｍｍのクラウン形状とした定着装置の実験結果である。
比較例３は、熱ローラを、クラウン量が０．１ｍｍのクラウン形状とした定着装置の実験結果である。
比較例４は、熱ローラを、クラウン量が−０．０５ｍｍの逆クラウン形状とした定着装置の実験結果である。
比較例５は、熱ローラを、クラウン量が−０．１ｍｍの逆クラウン形状とした定着装置の実験結果である。
図４に示す実験結果によれば、熱ローラと上流側支持ローラ及び下流側支持ローラの全てを、クラウン量が０ｍｍの、直径が一定の形状とした定着装置及び、熱ローラを、クラウン形状又は逆クラウン形状とし、上流側支持ローラ及び下流側支持ローラの各々を、クラウン量が０ｍｍの、直径が一定の形状とした定着装置、においては、いずれも、画像ずれが発生することが確認された。

図５には、実施例１〜８の実験結果が示されている。
実施例１〜８は、熱ローラをクラウン形状又は逆クラウン形状とし、下流側支持ローラを、熱ローラの形状にほぼ対応して逆クラウン形状又はクラウン形状とし、上流側支持ローラを直径が一定の形状又は逆クラウン形状又はクラウン形状とした定着装置の実験結果である。すなわち、
実施例１は、熱ローラを、クラウン量が０．１ｍｍのクラウン形状とし、下流側支持ローラを、クラウン量が−０．１ｍｍの逆クラウン形状とし、上流側支持ローラを、クラウン量が０ｍｍの、直径が一定の形状とした定着装置の実験結果である。
実施例２は、熱ローラを、クラウン量が０．１ｍｍのクラウン形状とし、下流側支持ローラを、クラウン量が−０．０５ｍｍの逆クラウン形状とし、上流側支持ローラを、クラウン量が０ｍｍの、直径が一定の形状とした定着装置の実験結果である。
実施例３は、熱ローラを、クラウン量が０．０５ｍｍのクラウン形状とし、下流側支持ローラを、クラウン量が−０．０５ｍｍの逆クラウン形状とし、上流側支持ローラを、クラウン量が０ｍｍの、直径が一定の形状とした定着装置の実験結果である。
実施例４は、熱ローラを、クラウン量が０．０５ｍｍのクラウン形状とし、下流側支持ローラを、クラウン量が−０．０５ｍｍの逆クラウン形状とし、上流側支持ローラを、クラウン量が−０．０３ｍｍの逆クラウン形状とした定着装置の実験結果である。
実施例５は、熱ローラを、クラウン量が−０．１ｍｍの逆クラウン形状とし、下流側支持ローラを、クラウン量が０．１ｍｍのクラウン形状とし、上流側支持ローラを、クラウン量が０ｍｍの、直径が一定の形状とした定着装置の実験結果である。
実施例６は、熱ローラを、クラウン量が−０．１ｍｍの逆クラウン形状とし、下流側支持ローラを、クラウン量が０．０５ｍｍのクラウン形状とし、上流側支持ローラを、クラウン量が０ｍｍの、直径が一定の形状とした定着装置の実験結果である。
実施例７は、熱ローラを、クラウン量が−０．０５ｍｍの逆クラウン形状とし、下流側支持ローラを、クラウン量が０．０５ｍｍのクラウン形状とし、上流側支持ローラを、クラウン量が０ｍｍの、直径が一定の形状とした定着装置の実験結果である。
実施例８は、熱ローラを、クラウン量が−０．０５ｍｍの逆クラウン形状とし、下流側支持ローラを、クラウン量が０．０５ｍｍのクラウン形状とし、上流側支持ローラを、クラウン量が０．０３ｍｍのクラウン形状とした定着装置の実験結果である。
図５に示す実験結果によれば、熱ローラ及び下流側支持ローラのうちの片方をクラウン形状とし、熱ローラ及び下流側支持ローラのうちの他方を逆クラウン形状とした定着装置においては、上流側支持ローラにおける直径の形状のいかんにかかわりなく、画像ずれが発生しないことが確認された。

本発明による上記定着装置２において、下流側支持ローラ８がベルト１０を介して熱ローラ４に圧接されるよう構成されているが、下流側支持ローラ８と共に上流側支持ローラ６がベルト１０を介して熱ローラ４に圧接されるよう構成される他の実施形態もある。この実施形態においても、本発明による上記効果の達成は可能である。

本発明に従って構成された定着装置の実施形態の要部を示す構成概略図であって、各ローラの軸方向に見た構成概略図である。図１に示す定着装置に備えられている熱ローラ４及び下流側支持ローラ８の実施形態を示す構成概略図であって、用紙の搬送方向から見た構成概略図である。図１に示す定着装置に備えられている熱ローラ４及び下流側支持ローラ８の他の実施形態を示す構成概略図であって、用紙の搬送方向から見た構成概略図である。本発明の効果を確認するために行った実験のうち、比較例（従来装置）の実験の結果を表にまとめたものである。本発明の効果を確認するために行った実験のうち、実施例（本発明装置）の実験の結果を表にまとめたものである。

符号の説明

２：定着装置
４：熱ローラ
６：上流側支持ローラ
８：下流側支持ローラ
１０：無端状のベルト
１２、２０：円筒状本体
１４：弾性層
１６、２２：軸部
２４、２６：長穴
Ｈ：ハロゲンヒータ
Ｐ：用紙

Claims

熱ローラと、熱ローラの回転方向上流側に配置された上流側支持ローラと、該回転方向下流側に配置された下流側支持ローラと、上流側支持ローラ及び下流側支持ローラに巻き掛けられた無端状のベルトとを備え、少なくとも下流側支持ローラが該ベルトを介して熱ローラに圧接され、該ベルトの周方向における一部領域が熱ローラにニップされる定着装置において、
熱ローラ及び下流側支持ローラのうちの片方がクラウン形状をなしかつ、他方が逆クラウン形状をなすよう構成される、
ことを特徴とする定着装置。
上流側支持ローラが下流側支持ローラに対し離隔する方向であって熱ローラの接線方向と一致する方向に付勢されて該ベルトに張力が付与され、下流側支持ローラが熱ローラの軸心に向って付勢されて該ベルトを介して熱ローラに圧接される、請求項１記載の定着装置。