JP2010127987A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ベルト定着装置を供えた画像形成装置において、低コストかつ省スペース構成で、高速化や高寿命化を実現できるベルト寄り制御機構を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】 ベルト寄り検知手段の検知結果に基づき、記録材搬送方向と直交する方向に関し、定着装置と記録材の相対位置をずらす。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シート等の記録材上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタ、あるいは、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関し、特に、これらの装置に備えられる画像形成装置に関するものである。

（ベルト定着）
電子写真装置、静電記録装置などの画像形成装置においては、シート上にトナー画像を形成し、これを加熱、加圧して定着させることにより画像を形成している。このような定着装置として、内部にヒータを有する定着ローラに加圧ローラを圧接して定着ニップを形成し、定着を行うローラ定着方式が従来採用されている。

ところで、画像の高光沢化や画像形成の高速化を図るためには、シートのニップ通過時間を長くし、トナーを充分に溶融するのが好ましい。ローラ定着方式の場合、これを達成するためにはローラ径を大きくしなければならず、定着装置が大型化してしまう。

そこで、ローラ定着方式に比して、装置の小型化、高速化対応を達成しつつ、充分なニップ幅（シート搬送方向の長さ）を得ることができるベルト定着方式が提案されている（特許文献１）。この提案においては、互いに対向する定着ベルトと加圧ベルトを設け、これら両ベルト間でシートを挟持搬送しながら定着を行う構成とされている。それ故、従来に比して充分なニップ幅を得ている。

特に、ベルトを用いた定着を行う装置において、ベルトを懸架するローラを最小の２本とし、小型化／低コスト化を実現している。

さらに上述通り、懸架するローラを最小の２本とすることで、定着装置全体を低熱容量化し、定着装置が定着可能温度に達するまでの時間を短縮することを実現している。

（寄り制御）
ベルト定着方式の問題点としてのベルトの寄り現象を解決するために、ベルトを懸架する複数のロールのうち一つのロールの片側端部を変位させることで各ロール間のアライメントを変化させてベルトの位置を制御するものが実用されている。

（フランジ付き当て）
また、ベルト定着方式の問題点としてのベルトの寄り現象を解決するためにベルトの長手方向両端部にベルト寄り規制手段としてのフランジ部材を設けたものも実用されている。
特開２００４−３４１３４６号公報

（寄り制御）
しかしながら、従来の寄り制御技術を用いた場合、ロールによってベルト内面へ力学的にストレスを加えることから、ベルトの破損の原因になるほか、ベルト内面の摺擦によって、ベルト寿命を低下させる要因になっていた。

また、ロールのアライメントを変化させるための機構を温度の高い定着装置に設けることから、耐熱部品を多数使用しなければならず、コストアップを招くほか、構造を複雑化して装置の小型化を阻害していた。

（フランジ付き当て）
また、従来のフランジ付き当て技術を用いた場合、近年の高速化を背景に、定着手段の加圧力が大きくなると、それに伴ってベルト寄り方向の力も増大するため、ベルトの端部が耐えきれずベルト端部破損に至る場合があった。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ベルト定着装置を供えた画像形成装置において、低コストかつ省スペース構成で、高速化や高寿命化を実現できるベルト寄り制御機構を備えた画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決するため、第１の発明の画像形成装置は、
少なくとも無端ベルトと前記無端ベルトを回転駆動する駆動ローラとで構成された定着手段と、
前記無端ベルトの寄りを検知するベルト寄り検知手段と、記録材を記録材搬送方向と直交する方向へ移動させる移動手段とを有する画像形成装置において、
前記ベルト寄り検知手段の結果に基づき、移動手段の動作を制御する制御手段を有することを特徴とする。

又、第２の発明の画像形成装置は、
少なくとも無端ベルトと前記無端ベルトを回転駆動する駆動ローラとで構成された定着手段と、
前記無端ベルトの寄りを検知するベルト寄り検知手段と、定着装置を記録材搬送方向に直交する方向へ移動させる移動手段とを有する画像形成装置において、
前記ベルト寄り検知手段の結果に基づき、移動手段の動作を制御する制御手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、ベルト定着装置を供えた画像形成装置において、ベルト寄り検知手段の検知結果に基づき、記録材搬送方向と直交する方向に関し、定着装置と記録材の相対位置をずらすことができるため、低コストかつ省スペース構成で、高速化や高寿命化を満足するベルト寄り制御を実現することができる。

次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（実施例）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

図１は本実施例を説明する断面図である。

（画像形成装置）
図１は、本実施形態の画像形成装置の一例であるカラー電子写真プリンタの断面図であり、シートの搬送方向に沿った断面図である。本実施形態では、カラー電子写真プリンタを単に「プリンタ」という。

例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する、平行に配置された４つの画像形成媒体である感光体ドラムａ（イエロー）・ｂ（マゼンタ）・ｃ（シアン）・ｄ（ブラック）と、これら感光ドラムａ〜ｄの上部に、これを縦断する態様で配置された転写搬送手段である中間転写ベルト２を備える。

不図示のモータにより駆動される感光体ドラムａ・ｂ・ｃ・ｄの周囲には、それぞれ不図示の一次帯電器、現像器、転写帯電器が配置され、それらがプロセスカートリッジ１ａ〜１ｄとしてユニット化されている。

また感光ドラムａ〜ｄの下方にはポリゴンミラー等で構成される露光装置６が配置される。

まず、感光ドラムａには、原稿のイエロー成分色の画像信号によるレーザー光が露光装置６のポリゴンミラー等を介して投射され、感光ドラムａ上に静電潜像が形成され、これに現像器からイエロートナーを供給して現像し、静電潜像がイエロートナー像として可視化される。

このトナー像が感光ドラムａの回転にともなって、感光ドラムａと中間転写ベルト２とが当接する１次転写部位に到来すると、転写帯電部材２ａに印加した１次転写バイアスによって、感光ドラムａ上のイエロートナー像が中間転写ベルト２に転写される（１次転写）。

中間転写ベルト２のイエロートナー像を担持した部位が画像形成部に移動すると、このときまでに画像形成部において上記と同様な方法で感光ドラムｂ上にマゼンタトナー像が形成され、このマゼンタトナー像がイエロートナー像上から中間転写ベルト２に転写される。

同様に、中間転写ベルト２が移動するにつれて、画像形成部のそれぞれの１次転写部位においてシアントナー像、ブラックトナー像が、前記のイエロートナー像、マゼンタトナー像上に重ね合わせて転写される。

一方、記録材Ｐはカセット４に収納されている。

記録材Ｐは、カセット４からピックアップローラ８により１枚ずつ送り出され、レジスト部９でタイミングを合わされた後、２次転写部位に達し、転写手段である２次転写ローラ対３に印加した２次転写バイアスによって、中間転写ベルト２上の４色のトナー像が記録材Ｐ上に一括して転写される（２次転写）。

４色のトナー像が転写された記録材Ｐは、２次転写ローラ対〜定着ローラ対２０における搬送ガイドに案内されて定着手段である定着装置５に搬送され、そこで熱および圧力を受けて定着され、これにより各色のトナーが溶融混色して記録材Ｐに固定されたフルカラーのプリント画像とされた後、定着装置５の下流に設けられた排紙搬送手段である排紙搬送ローラ対１１によって排紙トレイ７に排紙される。

（定着装置）
図２は本例の定着装置５の断面図である。本例の定着装置５は、定着ベルト加熱方式、加圧用回転体駆動方式（テンションレスタイプ）の加熱装置である。

２０は無端ベルトである定着ベルトであり、ベルト状部材に弾性層を設けてなる円筒状（エンドレスベルト状、スリーブ状）の部材である。

２２は無端ベルトを回転駆動する駆動ローラである。

１７は加熱体保持部材としての、横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するヒータホルダ、１６は加熱体（熱源）としての定着ヒータであり、ヒータホルダ１７の下面に該ホルダの長手に沿って配設してある。定着ベルト２０はこのヒータホルダ１７にルーズに外嵌させてある。

駆動ローラ２２は、ステンレス製の芯金に、射出成形により、厚み約３ｍｍのシリコーンゴム層を形成し、その上に厚み約４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。この駆動ローラ２２の上側に、前記の定着ヒータ１６・ヒータホルダ１７・定着ベルト２０等から成る定着ベルトユニットをヒータ１６側を下向きにして駆動ローラ２２に並行に配置し、ヒータホルダ１７の両端部を不図示の加圧機構により片側９８Ｎ（１０ｋｇｆ）、総圧１９６Ｎ（２０ｋｇｆ）の力で駆動ローラ２２の軸線方向に附勢することで、定着ヒータ１６の下向き面を定着ベルト２０を介して駆動ローラ２２の弾性層に該弾性層の弾性に抗して所定の押圧力をもって圧接させ、加熱定着に必要な所定幅の定着ニップを形成させてある。加圧機構は、圧解除機構を有し、ジャム処理時等に、加圧を解除し、記録材Ｐの除去が容易な構成となっている。

駆動ローラ２２は駆動手段（図不示）により矢印の方向に所定の周速度で回転駆動される。この駆動ローラ２２の回転駆動による該駆動ローラ２２の外面と定着ベルト２０との、定着ニップ部における圧接摩擦力により円筒状の定着ベルト２０に回転力が作用して該定着ベルト２０がその内面側が定着ヒータ１６の下向き面に密着して摺動しながらヒータホルダ１７の外回りを従動回転状態になる。定着ベルト２０内面にはグリスが塗布され、ヒータホルダ１７と定着ベルト２０内面との摺動性を確保している。

駆動ローラ２２が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着ベルト２０が従動回転状態になり、また定着ヒータ１６に通電がなされ、該定着ヒータ１６が昇温して所定の温度に立ち上げ温調された状態において、定着ニップ部の定着ベルト２０と駆動ローラ２２との間に未定着トナー像を担持した記録材Ｐが入口ガイド２３に沿って案内されて導入され、定着ニップ部において記録材Ｐのトナー像担持面側が定着ベルト２０の外面に密着して定着ベルト２０と一緒に定着ニップ部を挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、定着ヒータ１６の熱が定着ベルト２０を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上の未定着トナー像ｔが記録材Ｐ上に加熱・加圧されて溶融定着される。

（ベルト寄り検知手段）
図３は本例の定着装置の斜視図である。

５０はベルト寄り検知手段であり、定着ベルト２０の記録材搬送方向に直交する方向の端部位置を検知する。

定着ベルト２０が矢印Ｙ方向へ移動すると、リンク５１がリンク回転軸５１ａを中心に回転し、ベルト寄り検知手段５０が検知する構成となっている。

（ベルト寄りメカニズム）
図４を用いて本例のベルト寄りのメカニズムを説明する。通常、記録材Ｐが通過した部分は、定着ベルト２０を駆動している駆動ローラ２２の熱が奪われ、これに伴って通紙部２２ｇの外径が小さくなり、非通紙部２２ｅ、２２ｆに対してローラの周速が遅くなる。

記録材Ｐが位置Ａに位置する場合、すなわち記録材搬送方向に直交する方向に関し、Ｅ方向側へずれていると、駆動ローラ２２のＥ方向側２２ｅの外径がＦ方向側２２ｆに対して小さくなるため、左右で周速差が生じる。こうなると、駆動ローラ２２の外周の周速が速い方向、すなわちＦ方向へ定着ベルト２０が寄ることになる。

（移動機構）
図５は本例の移動機構６０を示した斜視図である。移動機構はレジスト部９に設けられている。画像形成部の直前で斜走ローラ６２によって記録材Ｐを斜送させ、記録材搬送方向に対して平行な突き当て板６１に突き当てながら搬送することで、記録材Ｐの搬送を停止することなく横レジストレーションを補正する。さらに、突き当て板６１の位置を変更する機構も備えられている。例えば、特開平０８−１８８３００号公報に記載の機構が代表的な例である。

（制御方法）
図６は本実施例を示したブロック図である。

制御手段７０は、ベルト寄り検知手段５０の検知信号と、記録材のサイズやカセット載置状態に基づいた記録材情報８０によって、移動手段６０の動作を制御している。

図７は本実施例を示した説明図である。

記録材Ｐが位置Ａに位置し、定着ベルト２０の端部がＦ方向へ寄ってきて、ベルト寄り検知手段５０がＯＮ検知すると（ａ）、制御手段７０は移動手段６０の突き当て板６１の位置を、Ｆ方向側へ移動させる。すると、記録材Ｐの位置もこれに伴ってＦ方向側へずれることになる。このときの記録材Ｐの位置をＢとする。（ｂ）
位置Ｂにいる記録材Ｐが定着手段を通過すると、Ｆ方向側の駆動ローラ２２のＦ方向側の外径が小さくなる。こうなると、駆動ローラ２２の外周の周速が速い方向、すなわちＥ方向へ定着ベルト２０が寄ることになる。（ｃ）
そして、ベルト寄り検知手段５０がＯＦＦになると、制御手段７０は移動手段６０の突き当て板６１の位置を、再度Ｅ方向側へ移動させ、記録材Ｐの位置をＡに戻す（ａ）。

すると、位置Ａにいる記録材Ｐが定着手段を通過すると、駆動ローラ２２の外周の周速が速い方向、すなわちＦ方向へ定着ベルト２０が寄ることになる。

このように、一連の動作を繰り返すことで、定着ベルト２０の寄り制御が行われる。

なお、定着ベルト２０の寄りオーバラン量は、フランジ端面や側板などの定着ベルト２０の寄り方向に対する障害壁に当接しないように、記録材Ｐの位置、ベルト寄り検知手段５０の位置、フランジ端面や側板などの位置、定着ベルト２０の長さが設計されている。

図８は本実施例を説明する斜視図である。

（移動機構）
本実施例では、定着装置５を記録材搬送方向に直交する方向に移動させる移動手段６０を有している。移動手段６０は本体内に設けられたピニオンギア６３と定着装置５内に設けられたラック６４が噛み合った状態で、ピニオンギア６３が回転することによって、定着装置５を移動させている。

（制御方法）
図９は本実施例を示した説明図である。

定着装置５が位置Ｃに位置し、定着ベルト２０の端部が矢印方向へ寄ってきて、ベルト寄り検知手段５０がＯＮ検知すると（ａ）、制御手段７０は定着装置５の位置を、Ｆ方向側へ移動させる。このときの定着装置５の位置をＤとする。

位置Ｄにいる定着装置５に記録材Ｐが通過すると、Ｆ方向側の駆動ローラ２２のＦ方向側の外径が小さくなる。こうなると、駆動ローラ２２の外周の周速が速い方向、すなわちＥ方向へ定着ベルト２０が寄ることになる。

そして、ベルト寄り検知手段５０がＯＦＦになると、定着手段の位置をＣに戻す。

すると、位置Ｃにいる定着装置５に記録材Ｐが通過すると、駆動ローラ２２の外周の周速が速い方向、すなわちＦ方向へ定着ベルト２０が寄ることになる。

このように、一連の動作を繰り返すことで、定着ベルト２０の寄り制御が行われる。

実施例の断面図 実施例における定着装置の断面図 実施例における定着装置の斜視図 実施例における説明図 実施例における説明図 実施例における説明図 実施例における説明図 実施例２における説明図 実施例２における説明図

符号の説明

１６ 定着ヒータ
１７ ヒータホルダ
２０ 定着ベルト
２２ 駆動ローラ
２３ 入口ガイド
５０ ベルト寄り検知手段
６０ 移動機構
７０ 制御手段
Ｐ 記録材

Claims (2)

1. 少なくとも無端ベルトと前記無端ベルトを回転駆動する駆動ローラとで構成された定着手段と、
   前記無端ベルトの寄りを検知するベルト寄り検知手段と、記録材を記録材搬送方向と直交する方向へ移動させる移動手段とを有する画像形成装置において、
   前記ベルト寄り検知手段の結果に基づき、移動手段の動作を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 少なくとも無端ベルトと前記無端ベルトを回転駆動する駆動ローラとで構成された定着手段と、
   前記無端ベルトの寄りを検知するベルト寄り検知手段と、定着装置を記録材搬送方向に直交する方向へ移動させる移動手段とを有する画像形成装置において、
   前記ベルト寄り検知手段の結果に基づき、移動手段の動作を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。

Images