JP2011164462A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】定着スリーブ21と、加圧ローラ31と、定着スリーブ21を介して加圧ローラ31と当接してニップ部を形成する当接部材26と、
発熱シート22sを定着スリーブ21の内周面に当接可能な所定形状に保持された状態かつ可撓性を有する状態で有し、発熱シート22sを当接させて定着スリーブ21を加熱する面状発熱体22と、軸方向中央部で発熱シート22sを定着スリーブ21と当接させた状態で支持するとともに、軸方向端部で発熱シート22sを撓ませて発熱シート22sを定着スリーブ21から離間させることにより、定着スリーブ21の軸方向における定着スリーブ21と発熱シート22sとの当接状態を調整する当接状態調整機構部32と、を備える。
【選択図】図7
Description
例えば、特許文献2では、発熱体としてのセラミックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に耐熱性フィルム(定着フィルム)を挟ませて定着ニップ部を形成させ、前記定着ニップ部のフィルムと加圧ローラとの間に画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた被記録材を導入して、フィルムと一緒に挟持搬送させることで、ニップ部においてセラミックヒータの熱がフィルムを介して被記録材に与えられ、また、定着ニップ部の加圧力にて未定着トナー画像を被記録材面に熱圧定着させるフィルム加熱方式の定着装置が開示されている。このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックヒータ及びフィルムとして低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができるとともに、画像形成装置の画像形成実行時のみ熱源としてのセラミックヒータに通電して所定の定着温度に発熱させた状態にすればよく、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く(クイックスタート性)、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい(省電力)等の利点がある。
また、フィルム加熱方式の定着装置では、ベルトをニップ部で局所的に加熱しているため回転するベルトがニップ入り口に戻ってくる際に、ベルト温度は最も冷えた状態になり、(特に高速回転を行うと)定着不良が出やすいという問題があった(課題2)。
〔1〕 回転する無端状ベルトの定着部材(定着スリーブ21)と、前記定着部材の外周面と当接する加圧部材(加圧ローラ31)と、前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材(当接部材26)と、
前記定着部材の軸方向、周方向に対応して所定の幅及び長さをもつ発熱シート(発熱シート22s)を前記定着部材の内周面に当接可能な所定形状に保持された状態かつ可撓性を有する状態で有し、該発熱シートを当接させて前記定着部材を加熱する面状発熱体(面状発熱体22)と、前記定着部材の軸方向における第1の位置(中央部、一方の端部)で前記発熱シートを前記定着部材と当接させた状態で支持するとともに、第2の位置(両端部、他方の端部)で前記発熱シートを撓ませて該発熱シートを前記定着部材から離間させることまたは前記定着部材に接近、さらには当接させることにより、前記定着部材の軸方向における該定着部材と発熱シートとの当接状態を調整する当接状態調整機構部(当接状態調整機構部32)と、を備えることを特徴とする定着装置(定着装置20、図7〜図13)。
〔2〕 前記当接状態調整機構部は、通紙する記録媒体の幅に対応して、前記第2の位置で前記発熱シートを撓ませる量を調整することを特徴とする前記〔1〕に記載の定着装置。
〔3〕 前記発熱シートは、前記第2の位置で前記定着部材から離間すると、冷却部材(冷却部材32c)に当接して冷却されることを特徴とする前記〔1〕または〔2〕に記載の定着装置(図8)。
〔4〕 前記発熱シートは、絶縁性を有する基層(基層22a)上に、耐熱性樹脂中に導電性粒子が分散されてなる抵抗発熱層(抵抗発熱層22b)と、該抵抗発熱層に電力を供給する電極層(電極層22c)と、が形成されてなることを特徴とする前記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の定着装置(図3)。
〔5〕 前記発熱シートは、前記基層が剛性を有することにより、前記所定形状に保持されており、前記第2の位置で前記基層が抵抗発熱層及び電極層とともに撓むことを特徴とする前記〔4〕に記載の定着装置。
〔6〕 前記発熱シートは、前記所定形状の基材(発熱体保持基材32h)に取り付けられることにより、前記所定形状に保持されており、前記第2の位置で前記基材が前記発熱シートとともに撓むことを特徴とする前記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の定着装置(図14)。
〔7〕 前記定着部材の内周側であって少なくとも前記ニップ部下流側で、該定着部材の回転状態を支持する回転支持部材(回転支持部材27)を備えることを特徴とする前記〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の定着装置。
〔8〕 前記〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置(画像形成装置1、図15)。
本発明の画像形成装置によれば、本発明の定着装置を備えているので、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短く、記録媒体のサイズが変わっても適切な画像形成が可能である。
図1は、本発明に係る定着装置の前提となる参考例の構成を示す断面図である。
図1に示すように、定着装置50は、回転する無端状ベルトからなる定着部材(定着スリーブ21(定着回転体ともいう))と、前記定着部材の外周面と当接する加圧部材(加圧ローラ31(加圧回転体ともいう))と、前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材(当接部材26)と、前記定着部材の内周側に該定着部材と当接して配置され、前記定着部材を加熱する面状発熱体(面状発熱体22)と、前記定着部材の内周側に該定着部材との間に前記面状発熱体を挟むように配置され、該面状発熱体を所定位置で支持する発熱体支持部材(発熱体支持部材23)と、定着スリーブ21の内周側に設けられ、回転する定着スリーブ21を支持するパイプ形状の回転支持部材(回転支持部材27)と、回転支持部材27の内周側であってニップ部下流側に配置されるようにコア支持部材28のH型外面に設けられる断熱支持部材(断熱支持部材29)と、を備える。
発明者らは、この課題を解決すべく発熱シート22sが可撓性を有していることに着目して鋭意検討を行い、本発明を成すに至った。
図7は、本発明に係る定着装置の構成を示す断面図である。ここでは、定着スリーブ21の軸方向端部における断面構成を示している。
定着装置20は、回転する無端状ベルトの定着部材(定着スリーブ21)と、前記定着部材の外周面と当接する加圧部材(加圧ローラ31)と、前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材(当接部材26)と、前記定着部材の軸方向、周方向に対応して所定の幅及び長さをもつ発熱シート(発熱シート22s)を前記定着部材の内周面に当接可能な所定形状に保持された状態かつ可撓性を有する状態で有し、該発熱シートを当接させて前記定着部材を加熱する面状発熱体(面状発熱体22)と、前記定着部材の軸方向における該定着部材と発熱シートとの当接状態を調整することが可能な当接状態調整機構部(当接状態調整機構部32)と、を備える。
まず、画像形成装置が出力信号を受けると(例えばユーザの操作パネルの操作あるいはパソコンからの通信などにより画像形成装置に印刷要求があると)、定着装置20において、加圧ローラ31が定着スリーブ21を介して当接部材26に押圧され、ニップ部を形成する。
ついで、不図示の駆動装置によって、加圧ローラ31が図7の時計回り方向に回転駆動されると、定着スリーブ21も連れ回りして時計方向に回転する。このとき、面状発熱体22は当接状態調整機構部32により定着スリーブ21の内周面に対して、通紙予定の記録媒体Pの幅に対応した所定の当接幅で当接し摺動する状態となる。
そして、それと同期して外部電源または内部の蓄電装置から給電線25を通じて面状発熱体22に電力が供給され、発熱シート22sが発熱し、定着スリーブ21は該発熱シート22sと当接している領域で効率的に熱が伝達され、急速に加熱される。なお、駆動装置の動作と面状発熱体22による加熱は同時刻に同時に開始する必要はなく、適宜時間差を設けて開始しても良い。
このとき、ニップ部上流側であって、定着スリーブ21に対して接触又は非接触に配置された温度検知手段(不図示)で検知される温度により、ニップ部が所定の温度となるように、面状発熱体22による加熱制御が行われており、定着に必要な温度まで昇温された後、保持され、記録媒体Pの通紙が開始される。
(構成例(2))
例えば、図11に示すように、発熱シート22sの裏面側であって軸方向中央部の1箇所で支持する1つの当接支持部材32sを設けてもよい。あるいは、定着スリーブ21において最小通紙領域に発熱シート22sが常に当接するように、この最小通紙領域の全体を発熱シート22sの裏面側から支持するように、軸方向にある幅をもった支持部を有する当接支持部材32sを設けてもよい。
また、図8〜図10に示したガイドレール32rに替えて、図12に示すような牽引機構部32tを設けてもよい。
牽引機構部32tは、回転支持部材27の内部であって軸方向両端それぞれに駆動伝達部32g’から回転駆動が伝達可能に配置されており、発熱シート22sの軸方向両端部それぞれと牽引可能に連結されている。
まず、牽引機構部32tは、駆動伝達部32g’から駆動力が伝達されない状態では、連結している発熱シート22sの軸方向両端部それぞれを牽引せず、何も作用していない状態になる。これにより、発熱シート22sは基層22aの軸方向に真直ぐな形状(基準形状)で保持されることになり、発熱シート22sの軸方向全面が定着スリーブ21の内周面に当接するようになり、定着スリーブ21は最大通紙領域に対応した部分が加熱されるようになる。
例えば、図13に示すように、発熱シート22sの軸方向における一方の端部を固定しておき、他方の端部で撓ませる構成としてもよい。すなわち、当接状態調整機構部32は、発熱シート22sの軸方向における一方の端部(図中右側の端部、第1の位置)を回転支持部材27の開口部27aにおいて定着スリーブ21の内周面と常に所定の圧力で当接する位置(基準位置)で保持されるように固定する固定部材32s’と、この端部から軸方向中央部方向に最小通紙領域の幅となる位置の発熱シート22sの裏面を前記基準位置で支持する当接支持部材32sと、外部から入力される駆動力を伝達する駆動伝達部32g’と、回転支持部材27の内部であって駆動伝達部32g’から回転駆動が伝達可能に配置されており、発熱シート22sの軸方向における他方の端部(図中左側の端部)と牽引可能に連結されている牽引機構部32tと、を備えている。
まず、牽引機構部32tは、駆動伝達部32g’から駆動力が伝達されない状態では、連結している発熱シート22sの軸方向における他方の端部を牽引せず、何も作用していない状態になる。これにより、発熱シート22sは基層22aの軸方向に真直ぐな形状(基準形状)で保持されることになり、発熱シート22sの軸方向全面が定着スリーブ21の内周面に当接するようになり、定着スリーブ21は最大通紙領域に対応した部分が加熱されるようになる。
例えば、発熱シート22sの基準形状として、軸方向中央部で最小通紙領域に対応する部分を真直ぐな形状とし、軸方向両端部を回転支持部材27の軸中心方向に予め撓ませた形状としてもよい。すなわち、この場合には、当接状態調整機構部32は、定着スリーブ21の軸方向における第1の位置(中央部)で定着スリーブ21と当接した状態で発熱シート22sを支持するとともに、第2の位置(両端部)で発熱シート22sを撓ませて該発熱シート22sを定着スリーブ21に接近、さらには当接させることにより、定着スリーブ21の軸方向における定着スリーブ21と発熱シート22sとの当接状態を調整するものとする。
例えば、発熱シート22sは、図14に示すように、前記所定形状に成形された発熱体保持基材32hに取り付けられることにより、前記所定形状に保持されており、前記第2の位置で発熱体保持基材32hが発熱シート22sとともに撓むようにしてもよい。
図15は、本発明に係る画像形成装置の構成を示す全体構成図である。
図15に示すように、画像形成装置1は、タンデム型カラープリンタである。画像形成装置本体1の上方にあるボトル収容部101には、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した4つのトナーボトル102Y、102M、102C、102Kが着脱自在(交換自在)に設置されている。
ボトル収容部101の下方には中間転写ユニット85が配設されている。その中間転写ユニット85の中間転写ベルト78に対向するように、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部4Y、4M、4C、4Kが並設されている。
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、露光部3から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される(露光工程である。)。
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、中間転写ベルト78及び第1転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上のトナー像が中間転写ベルト78上に転写される(1次転写工程である。)。このとき、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
最後に、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
ここで、中間転写ユニット85は、中間転写ベルト78、4つの1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79K、2次転写バックアップローラ82、クリーニングバックアップローラ83、テンションローラ84、中間転写クリーニング部80、等で構成される。中間転写ベルト78は、3つのローラ82〜84によって張架・支持されるとともに、1つのローラ82の回転駆動によって図15中の矢印方向に無端移動される。
そして、中間転写ベルト78は、矢印方向に走行して、各1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kの1次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上の各色のトナー像が、中間転写ベルト78上に重ねて1次転写される。
その後、中間転写ベルト78は、中間転写クリーニング部80の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト78上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト78上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
詳しくは、給紙部12には、転写紙等の記録媒体Pが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ97が図15中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Pがレジストローラ対98のローラ間に向けて給送される。
その後、記録媒体Pは、排紙ローラ対99のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対99によって装置外に排出された被転写Pは、出力画像として、スタック部100上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
3 露光部
4Y、4M、4C、4K 作像部
5Y、5M、5C、5K 感光体ドラム
12 給紙部
20,50 定着装置
21 定着スリーブ
22 面状発熱体
22a 基層
22b,22b1,22b2 抵抗発熱層
22c 電極層
22d 絶縁層
22e,22e1,22e2 電極端子
22s,22s’ 発熱シート
23 発熱体支持部材
24 端子台ステイ
25 給電線
26 当接部材
27 回転支持部材
27a 開口部
28 コア保持部材
29 断熱支持部材
31 加圧ローラ
32 当接状態調整機構部
32c 冷却部材
32g,32g’ 駆動伝達部
32h 発熱体保持基材
32r ガイドレール
32s 当接支持部材
32s’ 固定部材
32t 牽引機構部
75 帯電部
76 現像部
77 クリーニング部
78 中間転写ベルト
79Y、79M、79C、79K 第1転写バイアスローラ
80 中間転写クリーニング部
82 2次転写バックアップローラ
83 クリーニングバックアップローラ
84 テンションローラ
89 2次転写ローラ
85 中間転写ユニット
97 給紙ローラ
98 レジストローラ対
99 排紙ローラ対
100 スタック部
101 ボトル収容部
102Y、102M、102C、102K トナーボトル
L レーザ光
P 記録媒体
T トナー
Claims (8)
- 回転する無端状ベルトの定着部材と、
前記定着部材の外周面と当接する加圧部材と、
前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材と、
前記定着部材の軸方向、周方向に対応して所定の幅及び長さをもつ発熱シートを前記定着部材の内周面に当接可能な所定形状に保持された状態かつ可撓性を有する状態で有し、該発熱シートを当接させて前記定着部材を加熱する面状発熱体と、
前記定着部材の軸方向における第1の位置で前記発熱シートを前記定着部材と当接させた状態で支持するとともに、第2の位置で前記発熱シートを撓ませて該発熱シートを前記定着部材から離間させることまたは前記定着部材に接近、さらには当接させることにより、前記定着部材の軸方向における該定着部材と発熱シートとの当接状態を調整する当接状態調整機構部と、
を備えることを特徴とする定着装置。 - 前記当接状態調整機構部は、通紙する記録媒体の幅に対応して、前記第2の位置で前記発熱シートを撓ませる量を調整することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 前記発熱シートは、前記第2の位置で前記定着部材から離間すると、冷却部材に当接して冷却されることを特徴とする請求項1または2に記載の定着装置。
- 前記発熱シートは、絶縁性を有する基層上に、耐熱性樹脂中に導電性粒子が分散されてなる抵抗発熱層と、該抵抗発熱層に電力を供給する電極層と、が形成されてなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の定着装置。
- 前記発熱シートは、前記基層が剛性を有することにより、前記所定形状に保持されており、前記第2の位置で前記基層が抵抗発熱層及び電極層とともに撓むことを特徴とする請求項4に記載の定着装置。
- 前記発熱シートは、前記所定形状の基材に取り付けられることにより、前記所定形状に保持されており、前記第2の位置で前記基材が前記発熱シートとともに撓むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の定着装置。
- 前記定着部材の内周側であって少なくとも前記ニップ部下流側で、該定着部材の回転状態を支持する回転支持部材を備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の定着装置。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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