JP2010217464A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ニップ部を形成するように対向して設けられる2つの無端状ベルト251a、251bと、該2つの無端状ベルト251a、251bをニップ部A内で圧接させるために該無端状ベルト251a、251bの内部に複数の対向位置に設けられるローラとを具備し、ニップ部Aの上流にて対向するガイドローラ253a、253bと、ニップ部の下流にて対向するニップローラ252a、252bとの外周速度を異ならせるベルト定着装置25である。
【選択図】 図2
Description
複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機等の画像形成装置においては、上述の定着工程において、紙などの記録媒体上に転写されて担持されている未定着画像を定着して複写物や印刷出力とすることがある。
定着に用いられる定着装置には、一対のローラを対向させて配置し、一方のローラを加熱ローラとして用い、他方のローラを記録媒体の加圧ローラとしてニップ部を形成する構成がある。または、複数のベルトを用いて、同様に対向して配置してニップ部を形成する構成がある。この構成では加熱ローラと加圧ローラとの間のニップ部に記録媒体を挟持させて搬送しながら熱及び圧力を加えながら未定着画像を融着させて定着する。
特許文献1では、無端ベルトのベルト面を介して圧着状態にある一対のローラの一方のローラと一定距離だけ離れた位置にある搬送用ローラとの間に前記無端ベルトが巻回して設けられ、前記一対のローラの少くとも一方に、加熱用のヒータが設けられ電子写真の未定着トナー像を有する転写材がこれ等一対のローラと無端ベルトの一部を通過することにより該トナーを該転写材上に定着させる定着装置であって、該無端ベルトを金属基体ベルトにするか、入口ガイド近傍に帯電器をおいて転写紙高圧印加帯電を行う構成とする定着装置が開示されている。しかし、これは、トナーと接触する片側のみがベルトであった。
特許文献2では、加圧ベルトと定着ベルトを有する定着装置が開示されている。ここでは、前記ニップ部の入口側での前記ベルトの幅方向における圧分布は中央部よりも両端側が大きいことで、記録材上の画像をニップ部にて加熱するベルトと、このベルトとの間でニップ部を形成するニップ形成部材と、このベルトをニップ部にて加圧する弾性パッドと、を有する画像加熱装置において、記録材にしわが発生するのを抑制している。
しかし、ベルトの駆動においてローラとベルト内面のスベリ、またつれまわりの対向ベルトのスベリがあり、特に画像をニップした時にベルト同士の接触が失われスベリが大きくなり、定着ベルトと加圧ベルトの周速差が発生し画像ズレの問題が発生していた。
また、薄いベルトを複数枚使用しており、おのおのが左右いずれかに移動し寄ってしまう問題もあるが、特にベルトの周方向への揺れによって、ニップ圧が変動し、転写紙のシワ、画像ズレ等を引き起こすという大きな問題があった。
本発明のベルト定着装置は、ニップ部を形成するように対向して設けられる2つの無端状ベルトと、該2つの無端状ベルトをニップ部内で圧接させるために該無端状ベルト内部に複数の対向位置に設けられるローラとを具備するベルト定着装置において、ニップ部の上流にて対向するローラと、ニップ部の下流にて対向するローラとの外周速度を異ならせることを特徴とする。
また、本発明のベルト定着装置は、さらに、前記ニップ部の上流にて対向するローラの外周速度は、前記ニップ部の下流にて対向するローラの外周速度よりも遅いことを特徴とする。
また、本発明のベルト定着装置は、さらに、前記ニップ部の上流にて対向するローラの外周速度は、前記ニップ部の下流にて対向するローラの外周速度よりも1〜2%の範囲で遅いことを特徴とする。
また、本発明のベルト定着装置は、さらに、前記ニップ部の上流にて対向するローラと前記ニップ部の下流にて対向するローラとの駆動ギヤのギヤ比を異ならせることを特徴とする。
また、本発明のベルト定着装置は、さらに、ニップ部上流にて対向するローラ及びニップ部下流にて対向するローラは、何れも対向するローラどうしが加圧されていることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、潜像を形成する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、帯電した像担持体表面に露光し潜像を書き込む露光装置と、像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し可視像化する現像装置と、像担持体表面の残留トナーをクリーニングするクリーニング装置と、像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体に転写した後に記録媒体に転写する転写装置と、記録媒体上のトナー像を定着させる定着装置とを備える画像形成装置において、前記定着装置は、上記いずれかに記載のベルト定着装置であることを特徴とする。
また、ベルトの周回駆動に対する斜行、寄りの発生を併せて防止することができる。
発明の画像形成方法は、図1に示す画像形成装置1によって、静電潜像形成工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程、定着工程等が行われる。以下に、そのための画像形成装置1の構成について詳述する。
画像形成装置本体1には、ほぼ中央に無端状の中間転写ベルト11を備えた転写装置9が設けてあり、中間転写ベルト11は駆動ローラ14と従動ローラ15、16により張架され、回転駆動される。従動ローラ15の左方には、図示しないベルトクリーニング装置により、画像転写後その表面に残留する残留トナーが除去されて次の画像形成に備えられる。
駆動ローラ14と従動ローラ15との間に架け渡された直線状の中間転写ベルト11の上方には、その移動方向に沿って、感光体5Y、5C、5M、5K(以下、色を特定する必要がない場合には単に感光体5という)を、回転可能に設けてあり、その周りには現像装置7、帯電装置6、感光体クリーニング装置8を設けてある。これらを一つのユニットとして画像形成ユニット10を形成する。この画像形成ユニット10の現像装置7によって現像工程が行われる。
また、感光体5には、レーザ光を照射する公知の露光装置21が設けられている。この露光装置21で静電潜像形成工程が行われる。
一次転写手段を構成する一次転写ローラ9Y、9C、9M、9Kが設けてある。この感光体5の近傍には、画像濃度検出手段29がそれぞれ設けられている。さらに、感光体5の周りには、そのほかに図示しない除電装置、潤滑剤塗布装置をそれぞれ設けてあり、これらは1つの画像形成部10を構成している。
一方、中間転写ベルト11の下側には二次転写手段を構成する二次転写装置22を設けてある。この二次転写装置22が中間転写ベルト11を介して従動ローラ16に圧接するようになっている。そして、この二次転写装置22が中間転写ベルト11との間に送り込まれる記録媒体として用紙Pに、中間転写ベルト11上のトナー画像を一括転写する。
二次転写装置22の用紙搬送方向下流側には、用紙P上に形成されたトナー画像を無端状の定着ベルトに加圧ローラで加熱・圧接するベルト定着装置25が設けられている。画像転写後の用紙Pは、一対のローラ23、23間に架け渡された無端状の搬送ベルト24によってベルト定着装置25へ搬送される。なお、この二次転写装置22は転写ローラや非接触のチャージャを用いた転写方式であっても差し支えない。この中間転写ベルト11を含む転写装置9で転写工程が行われる。
そして、この二次転写装置22の下側には、用紙表裏両面に画像を形成する際に用紙Pを反転させる用紙反転装置28を設けてある。
次に、図示しないスタートスイッチを押すと、原稿自動給送装置4に原稿をセットしたときは原稿が自動でコンタクトガラス32上に給送され、手動でコンタクトガラス32上にセットしたときは直ちにスキャナ3が作動し、第一走行体33及び第二走行体34が走行を開始する。これにより、第一走行体33の光源からの光が原稿に向けて照射され、さらに第二走行体34の一対のミラーにより180度方向を変えて結象レンズ35を通り読取りセンサ36に入射して原稿の内容が読取られる。
また、上述したスタートスイッチの押下により、中間転写ベルト11が回動を開始すると同時に各感光体5Y、5C、5M、5Kも回動を開始してそれぞれの感光体上にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各単色画像を形成する。このようにして各感光体上に形成された各単色画像は、図1で時計回り方向に回動する中間転写ベルト11上に重ね合わせて順次転写されてフルカラーの合成カラー画像が形成される。
その後、排出側に案内され、排出ローラ56により排紙トレイ57上に排出されてスタックされる。
なお、両面コピーモードが選択されている場合には、表面に画像を形成した用紙Pは用紙反転装置28側に搬送され、反転して再び2次転写位置22へ導かれ、裏面に画像が形成された後、排出ローラ56により排紙トレイ上に排出されてスタックされる。また、ブラック単色画像を中間転写ベルト11上に形成する場合には、駆動ローラ14以外の従動ローラ15、16を移動させてイエロー、シアン、マゼンタの感光体5Y、5C、5Mを中間転写ベルト11から離間させるようにしている。なお、図1に示したタンデム型でなく、感光体5が一つしかない所謂1ドラム型の画像形成装置1にあっては、ファーストコピー速度を早くするために、最初に黒色を作像するのが一般的であり、その後原稿がカラーの場合のみ残りの色の作像を行うようにしている。
図2は、本発明のベルト定着装置における正面の構成を示す断面図である。図3は、ベルト定着装置の全体を示す斜視図である。
図2及び3に示すように、無端状ベルトである上方にある第1ベルト251a及び下方に置かれている第2ベルト251bが対向して配置されている。これらの第1ベルト251a及び第2ベルト251bの内部にはそれぞれ設けられた第1ニップローラ252a及び第2ニップローラ252bによって、これらのニップローラ軸間が図示しない圧縮バネ等の加圧部材により加圧されている。第1ニップローラ252a及び第2ニップローラ252bは、不図示の駆動源から、それぞれギヤ264を介して等速に駆動される。また、第1ニップローラ252a及び第2ニップローラ252bは、金属の芯金の外周に、ゴムが巻いた構成になっている。
また、第1ベルト251a及び第2ベルト251bの内部には、第1ニップローラ252a及び第2ニップローラ252bとともにそれぞれ第1ガイドローラ253a及び第2ガイドローラ253bは、それぞれ第1ベルト251a及び第2ベルト251b内部でニップ部Aの上流に設けられており、これによって、直線的に搬送されている領域で、上方にある第1ベルト251a及び下方に置かれている第2ベルト251bが接触しているニップ部A(図2のA)を形成するためのガイド的な役割を果たしている。これらのガイドローラ軸間が図示しない圧縮バネ等の加圧部材により加圧されている。
第1ガイドローラ253a及び第2ガイドローラ253bも、金属の芯金に柔らかいゴムまたはゴムスポンジの弾性体が設けられている。ここで、ニップ部Aは円管状ベルトが円に戻ろうとする反力によってある程度のニップ圧が得られる。
第1ベルト251a及び第2ベルト251bの両端と、第1ニップローラ252a及び第2ニップローラ252bと、第1ガイドローラ253a及び第2ガイドローラ253b等の駆動部材は、図3に示すように、前側側板258a、後側側板258bに設けられる軸受に軸支され、定着装置駆動部26を構成している。
図2に示すように、ベルトガイド部材である第1ガイド254aと第2ガイド254bは、第1ベルト251a及び第2ベルト251bとの周方向については、外周のニップ部A以外の部分をほぼ全面的に抑えるように構成されている。但し、第1ベルト251a及び第2ベルト251bとの長手方向については、両端部、すなわち非画像部のみに設けられており、摺動抵抗及び熱容量を最小限に抑えるようにしている。これによって、第1ベルト251a及び第2ベルト251bとの駆動時の揺れが防止される。
また、ハロゲンヒータ255及び反射板257が第1ベルト251aの内部に設けられ、内部から、第1ベルト251aの上部を集中加熱することによって、熱の逃げるスペースが非常に少なくなり、第1ベルト251aの昇温効率が向上させている。
また、このベルト定着装置を複写機やプリンタに用いた場合、ベルトを用いて適度なニップ部Aを余裕で形成することが可能となり、ニップ幅を広げるためのローラの巨大化やコスト増を押さえることが可能となった。また、ベルト端部にかかる負担が非常に軽減されているので寿命も従来のベルト方式に比べ2倍に上がった。
図4は、本発明のベルト定着装置における後方からみた駆動部の構成を示す概略図である。図5は、本発明のベルト定着装置における別の駆動部の構成を示す概略図である。
不図示の駆動源から、第1ギヤ264aを介して第1ニップローラ252aが駆動される。第2ニップローラ252bは、加圧により第1ベルト251a、第2ベルト251bを介してそれぞれの摩擦により連れ周りで等速に回転する。
図4及び図5では、第1ニップローラ252aから第2ニップローラ252bをギヤで駆動していない。これは、ローラ周長、ゴムのつぶれ具合が全く同じであればギヤを介しての駆動で等速に駆動できるが、実際には部品加工公差によって上下のローラ周長は僅かに誤差があり、ギヤ駆動で逆にずれてしまうためである。連れ周りの方が結果的に等速で駆動させることができる。
第1ベルト251a及び第2ベルト251bは駆動されると、ニップ部A出口では略直線的なニップ部Aの慣性力によって、図2に示す矢印B方向に力を受け、ニップ部A以外では第1ベルト251a及び第2ベルト251b全体がB方向に移動しようとする。しかし、ある程度第1ベルト251a及び第2ベルト251bが変形すると静止状態に戻ろうとする力も強くなり、即ち、この場合はB方向と逆方向に力が作用することを意味している、この両者の力の変動によって揺れが発生する。
この揺れによって、第1ベルト251a及び第2ベルト251bの内面と第1ガイド254aと第2ガイド254bの表面は摺動し、ベルト磨耗やトルク上昇、騒音の問題が発生するため、第1ガイド254aと第2ガイド254bの表面にはテフロン(登録商標である。)等の滑り易い材料で表面処理することで、ベルトの揺れを少なく抑えることができる。さらに、したがって、ニップ部Aの上流にて対向する第1ニップローラ252a及び第2ニップローラ252bと、ニップ部Aの下流にて対向する第1ガイド254a及び第2ガイド254bとの外周速度を異ならせることで、ニップ部Aで発生する逆方向に作用する力を、弱くすることができる。
したがって、とくに、ニップ部Aの上流にて対向する第1ニップローラ252a及び第2ニップローラ252bの外周速度は、前記ニップ部Aの下流にて対向する第1ガイドローラ253a及び第2ガイドローラ253bの外周速度よりも遅くする。これによって、逆に言えば、第1ガイドローラ253a及び第2ガイドローラ253bを早くすることで、B方向と逆方向に作用する力を相殺して低減させることができる。
本発明のベルト定着装置25では、図4に示すように、第1ニップローラ252aの軸263aに取り付けたギヤ264aからアイドラギヤであるギヤ264bを介して、第1ガイドローラ253aのギヤ264cと噛み合っており、第1ニップローラ252aの駆動が第1ガイドローラ253aに伝達される。
ここで、ギヤの端数は、ギヤ264aが33に対してギヤ264bが20にしている。ギヤ264bとギヤ264cは同歯数で、第1ニップローラ252aの径がφ20mm、第1ガイドローラ253aの径がφ12mmなので、第1ニップローラ252aに対する第1ガイドローラ253aの外周速度比は、(33/20)×(12/20)=0.98(98%)となる。これによって、第1ガイドローラ253aの外周速度は、第1ニップローラ252aに対して、2%の外周速度を遅く設定することができる。
このように、ニップ部Aの上流にて対向する第1ニップローラ252a及び第2ニップローラ252bの外周速度は、前記ニップ部Aの下流にて対向する第1ガイドローラ253a及び第2ガイドローラ253bの外周速度よりも1〜2%の範囲で遅くする。この外周速度差が1%未満では、B方向と逆方向に作用する力を相殺して低減させる効果が小さく、第1ベルト251a及び第2ベルト251bの密着性を向上させることができず、画像形成装置1における画像ズレ、光沢不足、柚子肌等の画像不良の発生を抑制することができない。この外周速度差が2%を越えると、第1ベルト251a及び第2ベルト251bとを滑らかに駆動させることができず、駆動する速度が遅くなったり、早くなったりの振動が生ずることがある。また、この外周速度差は、第1ニップローラ252a及び第2ニップローラ252b等を駆動させるギヤのギヤ比を異ならせる制御する。駆動系の構造を簡単にするためであり、また、制御を容易に行うことができる。
図4の構成でも、画像面である上側の第1ベルト251aの張力を安定させることで、前記不具合をほぼ解消できるが、上下の第1ガイド254a及び第2ガイド254bとの張力を安定させることでさらに画質を向上することができる。
2 給紙テーブル
3 スキャナ
4 原稿自動搬送装置(ADF)
5 感光体
6 帯電装置
7 現像装置
8 クリーニング装置
9 1次転写装置
10 画像形成ユニット
11 中間転写体
21 露光装置
22 2次転写装置
24 2次転写ベルト
25 ベルト定着装置
251a 第1ベルト
251b 第2ベルト
252a 第1ニップローラ
252b 第2ニップローラ
253a 第1ガイドローラ
253b 第2ガイドローラ
254a 第1ガイド
254b 第2ガイド
255 ヒータ
256 反射板
258a 前側側板
258b 後側側板
259 ステイ
26 ベルト定着装置駆動部
261 ガイドローラ位置決め面板
262a 第1ガイドローラ軸
262b 第2ガイドローラ軸
263a 第1ニップローラ軸
263b 第2ニップローラ軸
264 ギア
264a、264b、264c、264d ギア
41 ガイド部
42 給紙ローラ
43 側板
44 給紙トレイ
45 分離部
46 保持部材
47 搬送ローラ
48 搬送ガイド板
49 レジストローラ
50 回転体部材
56 排出ローラ
57 排紙トレイ
A ニップ部
B 力の方向
C記録紙の搬送方向
Claims (6)
- ニップ部を形成するように対向して設けられる2つの無端状ベルトと、
該2つの無端状ベルトをニップ部内で圧接させるために該無端状ベルト内部に複数の対向位置に設けられるローラとを具備するベルト定着装置において、
前記ベルト定着装置は、
ニップ部の上流にて対向するローラと、ニップ部の下流にて対向するローラとの外周速度を異ならせる
ことを特徴とするベルト定着装置。 - 請求項1に記載のベルト定着装置において、
前記ニップ部の上流にて対向するローラの外周速度は、前記ニップ部の下流にて対向するローラの外周速度よりも遅い
ことを特徴とするベルト定着装置。 - 請求項2に記載のベルト定着装置において、
前記ニップ部の上流にて対向するローラの外周速度は、前記ニップ部の下流にて対向するローラの外周速度よりも1〜2%の範囲で遅い
ことを特徴とするベルト定着装置。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載のベルト定着装置において、
前記ニップ部の上流にて対向するローラと前記ニップ部の下流にて対向するローラとの駆動ギヤのギヤ比を異ならせる
ことを特徴とするベルト定着装置。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載のベルト定着装置において、
ニップ部上流にて対向するローラ及びニップ部下流にて対向するローラは、何れも対向するローラどうしが加圧されている
ことを特徴とするベルト定着装置。 - 潜像を形成する像担持体と、
像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、
帯電した像担持体表面に露光し潜像を書き込む露光装置と、
像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し可視像化する現像装置と、
像担持体表面の残留トナーをクリーニングするクリーニング装置と、
像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体に転写した後に記録媒体に転写する転写装置と、
記録媒体上のトナー像を定着させる定着装置とを備える画像形成装置において、
前記定着装置は、請求項1ないし5のいずれかに記載のベルト定着装置である
ことを特徴とする画像形成装置。
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