JP2009222818A

JP2009222818A - 定着装置ならびにそれを備えた印刷装置

Info

Publication number: JP2009222818A
Application number: JP2008065015A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kagami; 孝各務; Akihiko Yamazaki; 彰彦山崎
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2009-10-01

Abstract

【課題】ベルトニップ定着によるニップ幅を容易に確保でき、定着に必要な熱量が大きい場合でも対応可能な定着装置を提供する。
【解決手段】表面用定着ベルト１０８と表面用駆動ローラ１０３と表面用加熱ローラ１０５を有する表面ベルトユニット１０１と、裏面用定着ベルト１０９と裏面用駆動ローラ１０４と裏面用加熱ローラ１０６を有する裏面ベルトユニット１０２を備え、表面用駆動ローラ１０３と裏面用駆動ローラ１０４を用紙搬送方向にずらして配置してニップ部を形成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真装置等の印刷装置に係り、特にそれに用いられる定着装置に関する。

近年、電子写真装置の定着装置は、加熱ローラと加圧ローラでニップを行ない熱と圧力で用紙にトナーを定着させるローラニップ方式から、ベルトを使用して熱源をニップ点以外に持たせてベルト側ローラと加圧ローラでベルトを介してニップを行ない熱と圧力で用紙にトナーを定着させるベルトニップ方式に移行する傾向にある。

まずは、図３を用いてベルトニップ方式を簡単に説明する。３０１はベルトユニット、３０２は加圧ローラユニット、３０３は駆動ローラ、３０４は加圧ローラ、３０５は加熱ローラ、３０６は用紙、３０７は加熱ベルトである。
ベルトユニット３０１についてまず説明する。加熱ローラ３０５によって加熱ベルト３０７を加熱する。加熱ベルト３０７は駆動ローラ３０３によって搬送されるため、熱がニップ点まで搬送されて定着に必要な熱量をトナー及び用紙に供給する。加熱ローラ３０５はアルミニウム等の熱伝導性の良い金属で構成され、ハロゲンヒータやＩＨヒータ等の熱源により加熱を行なう。加熱ベルト３０７はポリイミド等の基材にシリコンゴム等の必要熱量を確保できるものを載せてある。また、駆動ローラ３０３は、ニップ幅を確保するために加圧ローラ３０４ほど厚くはないがゴム層を持っている。
次に、加圧ローラユニット３０２について説明する。加圧ローラ３０４はローラ表面にゴム層が設けられ、ニップ幅を確保するために所定の厚さを有し、このゴム層厚さやニップ荷重は必要ニップ量に応じて決定されている。また、ニップ幅を確保するための荷重がかかっており、駆動ローラ３０３側に潰される形で変形する、又は加圧ローラ３０４と駆動ローラ３０３が共に変形してニップ幅を確保している。また、両面同時定着を実施する場合には、加圧ローラユニット３０２の代わりにベルトユニット３０１を用紙裏表両面に使用することで両面に熱を供給する。ベルトニップ方式としては多くの特許文献が存在するが、例えば特許文献１が挙げられる。
ベルトニップ方式がローラニップ方式より優れている点は次の通りである。まず、加熱ローラよりも加熱ベルトの方が一般的に熱容量が小さく、そのため熱応答性が良く、加熱ベルトを予熱するためのウォームアップ時間が短縮され、省電力化が可能となる。また、消耗品がベルトのためゴム硬度を下げることによる用紙によるローラ寿命の影響が少なく、ベルト側のローラのゴム硬度を下げることが可能であり、また内部加熱でないため断熱となる厚さを気にすることなくベルト側のローラのゴム層厚さを厚くすることが可能なため、熱量付与に必要なニップ幅を大きくとることができる。

カラー印刷を考慮した場合、複数色のトナーを十分に溶融させないと発色に影響がでるため、モノクロ印刷よりも更にニップ幅が必要となる。特に、両面同時定着を実施する場合、ローラニップ定着では必要なニップ幅を確保するには現実的でないサイズ、構成になるため、ベルトニップ方式は重要である。

特開２００６−１３３８０７号公報

しかし、ベルトニップ定着がローラニップ定着に比較してニップ幅を大きく確保することができるといっても、結局はローラとローラをニップ荷重で変形させてニップ幅をかせぐ方式のため、筐体サイズ等を考えると現実的にはそれほど大きなニップ幅を確保できないことが多い。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、ベルトニップ定着によるニップ幅を確保することが容易であり、トナーを用紙に確実に定着させる必要熱量が大きい場合でも対応することが可能な定着装置ならびにそれを備えた印刷装置を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、熱と圧力を加えることで用紙にトナーを定着させる定着装置において、前記用紙の表面と接触する表面用定着ベルトと、その表面用定着ベルトの内側に配置されて表面用定着ベルトを回転駆動する表面用駆動ローラと、前記表面用定着ベルトの内側に配置されて表面用定着ベルトを加熱する表面用加熱ローラを有し、前記表面用定着ベルトを表面用駆動ローラと表面用加熱ローラの間に架張した表面ベルトユニットと、前記用紙の裏面と接触する裏面用定着ベルトと、その裏面用定着ベルトの内側に配置されて裏面用定着ベルトを回転駆動する裏面用駆動ローラと、前記裏面用定着ベルトの内側に配置されて裏面用定着ベルトを加熱する裏面用加熱ローラを有し、前記裏面用定着ベルトを裏面用駆動ローラと裏面用加熱ローラの間に架張した裏面ベルトユニットとを備え、前記表面ベルトユニットの表面用駆動ローラと裏面ベルトユニットの裏面用駆動ローラを用紙搬送方向にずらして配置し、その表面用駆動ローラと裏面用駆動ローラの間をニップ部として、そのニップ部における前記表面用定着ベルトと裏面用定着ベルトの間で前記用紙を挟持して搬送することを特徴とするものである。

本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記表面用定着ベルトの内側の前記裏面用駆動ローラと対向する位置に配置された表面用押圧部材と、前記裏面用定着ベルトの内側の前記表面用駆動ローラと対向する位置に配置された裏面用押圧部材を備えて、前記表面用押圧部材により表面用定着ベルトを裏面用駆動ローラ側に押圧し、前記裏面用押圧部材により裏面用定着ベルトを表面用駆動ローラ側に押圧することを特徴とするものである。

本発明の第３の手段は、熱と圧力を加えることで用紙にトナーを定着させる定着装置を備えた印刷装置において、前記定着装置が前記第１または第２の手段の定着装置であることを特徴とするものである。

本発明の定着装置ならびにそれを備えた印刷装置は、ベルトニップ定着によるニップ幅を確保することが容易であり、トナーを用紙に確実に定着させる必要熱量が大きい場合でも対応することが可能となる。

本発明は、ベルトニップ方式の定着装置に最小の構成の変化及び最小の部品の追加で、ニップ幅を大きく確保できる構成とした。

図１は、本発明の実施１に係るベルトニップ方式の定着装置の概略構成図である。１０１は用紙表面用ベルトユニット（以下、表面ベルトユニットと称す）、１０２は用紙裏面用ベルトユニット（以下、裏面ベルトユニットと称す）、１０３は表面用駆動ローラ、１０４は裏面用駆動ローラ、１０５は表面用加熱ローラ、１０６は裏面用加熱ローラ、１０７は用紙、１０８は表面用定着ベルト、１０９は裏面用定着ベルトである。
電子写真式の印刷装置の概略としては、図示しない印写機構によってトナーを用紙に載せることで画像を形成させたものを定着装置まで移動させ、下記のような機構を用いて定着を行い、印刷物を作成する。

まずは、ベルトユニットについて説明する。ここでは表面ベルトユニット１０１と裏面ベルトユニット１０２は用紙１０７を挟んで対称形である。表面ベルトユニット１０１と裏面ベルトユニット１０２は必ずしも対称形でなくてもよいが、同一用紙の表裏の定着を考えれば、画質差を発生させることが無く更にコスト面で見ても有利であるため、同形状同仕様であることが望ましい。また、表面ベルトユニット１０１と裏面ベルトユニット１０２はニップを形成するために、互いを変形させるようにニップ荷重がかかっている。

表面用加熱ローラ１０５と裏面用加熱ローラ１０６は熱伝導性が高いアルミニウムから構成されており、内部加熱の場合はハロゲンヒータ等、外部加熱はＩＨヒータ等の熱源を装着している。加熱ローラ径やヒータ熱量はベルトに定着に必要な熱量をもたせるものに設定する。表面用定着ベルト１０８及び裏面用定着ベルト１０９はポリイミドや金属ベルトを基材として熱容量を持たせるため、その上にシリコンゴム等の層を重ねる。また、トナーの離型性等を考慮してＰＦＡ層などを重ねる場合もあるが、その構成にはこだわらない。

表面用駆動ローラ１０３及び裏面用駆動ローラ１０４は、互いをニップ荷重にてローラを変形させてニップ幅を確保する方式のため、比較的厚いゴム層を持っている。ゴム層厚さ、ゴム硬度、ニップ荷重は、トナーを用紙に定着させるのに必要なニップ幅を確保できるような仕様にすればよい。

次に、表面ベルトユニット１０１と裏面ベルトユニット１０２の関係について説明する。図では表面用駆動ローラ１０３と表面用加熱ローラ１０５の間に裏面用駆動ローラ１０４が位置している。そして表面用駆動ローラ１０３が裏面用定着ベルト１０９方向に荷重を受けて裏面用定着ベルト１０９を変形させている。そのため、表面用駆動ローラ１０３から裏面用駆動ローラ１０４の間にかけてニップ幅を確保することが可能である。また、駆動ローラと加熱ローラの距離を変えることで確保できるニップ幅を変えることができる。この構成によって、必要熱量を付与できるだけのニップ幅が確保できる。

実施例１では駆動ローラをベルトに押付ける形でニップ幅を確保していたが、ニップ荷重を更に増大させる必要がある場合、図２に示すように表面ベルトユニット２０１の表面用定着ベルト２０８の内側に押圧部材Ａ２１０、または裏面ベルトユニット２０２の裏面用定着ベルト２０９の内側に押圧部材Ｂ２１１が設けられている。前記押圧部材Ａ２１０は裏面用駆動ローラ２０４と対向し、押圧部材Ｂ２１１は表面用駆動ローラ２０３と対向している。

このようにすることで、駆動ローラに対してより大きなニップ圧力を発生することができるため、ニップ荷重による熱量投入が更に効果的になる。ここで、押圧部材Ａ２１０及び押圧部材Ｂ２１１を駆動ローラ２０３，２０４の形状に合うような外形にすることで更に均一にニップを形成できるので、より効果的となる。また、押圧部材とベルトが摺動する構成ではなく、押圧部材を小型の複数のローラにすることも可能である。その他いろいろな構成が考えられるが、本発明はその形状に制約は無い。また、押圧部材Ａ２１０及び押圧部材Ｂ２１１の押付け荷重は必要熱量が付与できるだけのものにすればよい。

この構成によって、更に多くの熱量を付与することが可能となり、これは両面同時定着やカラートナー定着、印刷速度アップなど印刷装置の性能を上げることができる。
なお、ここでは両面同時定着を実施例としてあげているが、当然片面定着の印刷装置にも適用可能である。

ベルトニップ定着装置において、トナーを用紙に定着させる必要熱量を投入させるためのニップ幅を大きく確保できることから、両面同時定着やカラー画像出力、印刷速度アップ等、必要熱量が増大する電子写真方式の定着装置に適用できる。

本発明の実施１に係るベルトニップ方式の定着装置の概略構成図である。本発明の実施２に係るベルトニップ方式の定着装置の概略構成図である。従来のベルトニップ方式の定着装置の概略構成図である。

符号の説明

１０１，２０１は表面ベルトユニット、１０２，２０２は裏面ベルトユニット、１０３，２０３は表面用駆動ローラ、１０４，２０４は裏面用駆動ローラ、１０５，２０５は表面用加熱ローラ、１０６，２０６は裏面用加熱ローラ、１０７，２０７，３０６は用紙、１０８，２０８は表面用定着ベルト、１０９，２０９は裏面用定着ベルト、２１０は押圧部材Ａ、２１１は押圧部材Ｂ、３０１はベルトユニット、３０２は加圧ローラユニット、３０３は駆動ローラ、３０４は加圧ローラ、３０５は加熱ローラ、３０７は加熱ベルトである。

Claims

熱と圧力を加えることで用紙にトナーを定着させる定着装置において、
前記用紙の表面と接触する表面用定着ベルトと、その表面用定着ベルトの内側に配置されて表面用定着ベルトを回転駆動する表面用駆動ローラと、前記表面用定着ベルトの内側に配置されて表面用定着ベルトを加熱する表面用加熱ローラを有し、前記表面用定着ベルトを表面用駆動ローラと表面用加熱ローラの間に架張した表面ベルトユニットと、
前記用紙の裏面と接触する裏面用定着ベルトと、その裏面用定着ベルトの内側に配置されて裏面用定着ベルトを回転駆動する裏面用駆動ローラと、前記裏面用定着ベルトの内側に配置されて裏面用定着ベルトを加熱する裏面用加熱ローラを有し、前記裏面用定着ベルトを裏面用駆動ローラと裏面用加熱ローラの間に架張した裏面ベルトユニットとを備え、
前記表面ベルトユニットの表面用駆動ローラと裏面ベルトユニットの裏面用駆動ローラを用紙搬送方向にずらして配置し、その表面用駆動ローラと裏面用駆動ローラの間をニップ部として、そのニップ部における前記表面用定着ベルトと裏面用定着ベルトの間で前記用紙を挟持して搬送す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、前記表面用定着ベルトの内側の前記裏面用駆動ローラと対向する位置に配置された表面用押圧部材と、前記裏面用定着ベルトの内側の前記表面用駆動ローラと対向する位置に配置された裏面用押圧部材を備えて、前記表面用押圧部材により表面用定着ベルトを裏面用駆動ローラ側に押圧し、前記裏面用押圧部材により裏面用定着ベルトを表面用駆動ローラ側に押圧することを特徴とする定着装置。
熱と圧力を加えることで用紙にトナーを定着させる定着装置を備えた印刷装置において、前記定着装置が請求項１または２に記載の定着装置であることを特徴とする印刷装置。