JP2012047848A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成により、シートエッジ磨耗を分散させて画像への光沢スジの発生を低減させる。
【解決手段】定着ローラ１１と、表面が耐熱性離型層で被覆されている無端状の定着ベルト１２と、定着ベルト１２を、定着ローラ１１とともに張架する加熱ローラ１４と、定着ベルト１２の外周側に配設される加圧ローラ１３と、定着ベルト１２を加熱するための熱源１３ｈ，１４ｈと、を有し、定着ローラ１１と加圧ローラ１３との圧接によって形成される定着ベルト１２と加圧ローラ１３とのニップ部Ｎに未定着トナー像Ｔを担持した用紙Ｐを通紙して加熱定着を行う定着装置１００において、加熱ローラ１４を、軸方向に往復移動可能とする加熱ローラ移動手段３０を備え、定着ベルト１２は、加熱ローラ１４の移動に追従して、軸方向に往復移動する。
【選択図】図５

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。さらに詳述すると、像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置およびこれを備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の電子写真式画像形成装置においては、像担持体上に形成した静電潜像を現像装置で現像し、そのトナー像を記録媒体上に転写し、定着装置によって定着して画像形成を行っている。

定着装置としては、様々な方式のものが提案されており、例えば、所定の温度に維持された加熱ローラ（定着ローラ）と、当該加熱ローラに圧接する加圧ローラとを備え、加圧ローラと加熱ローラとの圧接によって形成されたニップ部により、未定着トナー像を担持した紙等のシート状の記録媒体（以下、シート、用紙、記録媒体、記録材ともいう）を挟持搬送しつつ加熱し、定着させるローラ定着方式が知られている。

また、加圧ローラに対向配置される定着ローラと、熱源を有しており定着ローラとともに定着ベルトを回転可能に支持する加熱ローラ（ベルト搬送ローラ）と、定着ローラと加熱ローラとの間に張架される無端状の定着ベルトとを備え、加圧ローラと定着ベルトとの圧接によって形成されたニップ部にて、定着ベルトを介して加熱ローラの熱をシートに与えることで、未定着トナー像をシートに加圧し、定着させるベルト定着方式が知られている。

ここで、ベルト定着方式の定着装置においては、同一サイズのシートは、定着ベルトの回転方向における幅方向の同一範囲上を移動するため、シートの幅方向の端部分（以下、シートエッジ）は、定着ベルトの同一ライン上に負荷を与え続け、摩耗が生じることとなる。以下、これをシートエッジ摩耗と呼ぶ。

したがって、頻繁に通紙されるシートサイズのシートエッジに相当する定着ベルトの部分は、例えば、図７に示すように、シートエッジ摩耗（図７中、Ｅ_１で示す）が集中し、定着ベルトの他の部分に比べてダメージを受けることとなる。ここで、例えば、あるサイズ（例えば、Ａ４サイズ）のシートによりシートエッジ摩耗が生じた定着ベルトを用いて、それよりも大きいサイズ（例えば、Ａ３サイズ）のシートを通紙すると、シートエッジ摩耗に起因して画像に光沢スジが現れることが知られている。また、この光沢スジは、シートエッジ摩耗度合に応じて悪化する。

光沢スジの発生を抑える技術として、例えば、特許文献１には、表面全体が耐熱性離型層で被覆され、かつスパイラル状の突起が用紙サイズ幅を超える長さにわたり表面に設けられたクリーニングローラを、定着ベルトの表層に当接して回転可能に配設することにより、トナー付着によるベルト表面の傷つけ防止や用紙サイズ外に堆積する紙粉を除去して、光沢スジの発生を防止するベルト定着装置が開示されている。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、定着ベルトのクリーニング手段として、クリーニングローラを特殊な表面形状（特許文献１の図２参照）に加工しなければならないという問題があった。

そこで本発明は、定着ベルトのスラスト方向を規制するベルト搬送ローラを、軸方向に移動可能とし、簡易な構成により、シートエッジ磨耗を分散させて画像への光沢スジの発生を低減させることができる定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、請求項１に記載の定着装置は、定着ローラと、表面が耐熱性離型層で被覆されている無端状の定着ベルトと、定着ベルトを、定着ローラとともに張架するベルト搬送ローラと、定着ベルトの外周側に配設される加圧ローラと、定着ベルトを加熱するための熱源と、を有し、定着ローラと加圧ローラとの圧接によって形成される定着ベルトと加圧ローラとのニップ部に未定着トナー像を担持した用紙を通紙して加熱定着を行う定着装置において、ベルト搬送ローラを、該ベルト搬送ローラの軸方向に往復移動可能とするベルト搬送ローラ移動手段を備え、定着ベルトは、ベルト搬送ローラの移動に追従して、ベルト搬送ローラの軸方向に往復移動するものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の定着装置において、定着ベルトの回転方向内側における両端側に、ベルト寄止部材を備えるものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の定着装置において、定着ベルトの回転方向内側における一端側にベルト寄止部材を備え、かつ、ベルト搬送ローラは、ベルト寄止部材を嵌合させる溝部を有し、ベルト搬送ローラ移動手段は、ベルト寄止部材が溝部に嵌合した状態で、ベルト搬送ローラを移動させるものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３までのいずれかに記載の定着装置において、ベルト搬送ローラ移動手段によるベルト搬送ローラの移動を、該ベルト搬送ローラの回転中に行うものである。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の定着装置において、ベルト搬送ローラ移動手段によるベルト搬送ローラの移動を、非通紙時に行うものである。

また、請求項６に記載の画像形成装置は、請求項１から５までのいずれかに記載の定着装置を備えるものである。

本発明によれば、簡易な構成により、シートエッジ磨耗を分散させて画像への光沢スジの発生を低減させることができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。 本発明に係る定着装置の一実施形態を示す概略構成図である。 シートエッジ摩耗を２箇所に分散させる様子を説明する模式図である。 シートエッジ摩耗を広範囲に分散させる様子を説明する模式図である。 定着装置の要部構成図の一例である。 定着装置の要部構成図の他の例である。 シートエッジ摩耗が生じる様子を説明する模式図である。

以下、本発明に係る構成を図１から図６に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

（画像形成装置の構成）
本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるタンデム型のカラー複写機の構成を図１に示す。
カラー複写機２００は、装置本体中央部に位置する画像形成部２００Ａと、画像形成部２００Ａの下方に位置する給紙部２００Ｂと、画像形成部２００Ａの上方に位置する図示しない画像読取部を有する高速機であり、画像形成部２００Ａに本発明に係る定着装置１００を組み込んでいる。

画像形成部２００Ａには、水平方向に延びる転写面を有する転写ベルト２１０が配置されており、該転写ベルト２１０の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋが転写ベルト２１０の転写面に沿って並置されている。

各感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋはそれぞれ同じ方向（反時計回り方向）に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する光書き込み装置２０１、帯電装置２０２Ｙ，２０２Ｍ，２０２Ｃ，２０２Ｋ、現像装置２０３Ｙ，２０３Ｍ，２０３Ｃ，２０３Ｋ、１次転写装置２０４Ｙ，２０４Ｍ，２０４Ｃ，２０４Ｋ及びクリーニング装置が配置されている。また、各現像装置２０３Ｙ，２０３Ｍ，２０３Ｃ，２０３Ｋには、それぞれのカラートナーが収容されている。

転写ベルト２１０は、駆動ローラと従動ローラに掛け回されて感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を有している。また、従動ローラの１つである従動ローラ２１１に対向する位置に転写ローラ２１２が設けられている。また、転写ローラ２１２から定着装置１００までのシートＰの搬送経路は横パスとなっている。

給紙部２００Ｂは、記録媒体としてのシートＰを積載収容する給紙トレイ２２０と、該給紙トレイ２２０内のシートＰを最上のものから順に１枚ずつ分離して、転写ローラ２１２の位置まで搬送する搬送機構を有している。

本発明の画像形成装置２００における画像形成に当たっては、感光体２０５Ｙの表面が帯電装置２０２Ｙにより一様に帯電され、画像読取部からの画像情報に基づいて感光体２０５Ｙ上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置２０３Ｙによりトナー像として可視像化され、該トナー像は所定のバイアスが印加される１次転写装置２０４Ｙにより転写ベルト２１０上に１次転写される。他の感光体２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が転写ベルト２１０上に静電気力で順に転写されて重ね合わせられる。

次に、感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋから転写ベルト２１０上に１次転写されたトナー像Ｔは、従動ローラ２１１、転写ローラ２１２により搬送されてきたシートＰに転写される。

トナー像Ｔが転写されたシートＰは、さらに定着装置１００まで搬送され、定着ベルト１２と加圧ローラ１３との定着ニップ部Ｎにて定着が行なわれる（詳細は図２）。また、定着ニップ部Ｎの出側に配置された分離爪１６ａ，１６ｂが機能することから、シートＰは定着ベルト１２，加圧ローラ１３に巻き付くことなく定着ニップ部Ｎの出側に排出される。次いで、定着ニップ部Ｎから排出されたシートＰは排出経路に沿ってスタッカ２１５へ送り出される。

また、画像形成装置の制御部（図示せず）は、画像形成装置全体の制御を司るＣＰＵと、ＣＰＵが実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭと、各種データ等を一時格納するＲＡＭと、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）等を備えている。また、定着装置１００の定着ローラ１１等の装置各部を駆動する駆動手段を備え、駆動手段は、制御部からの制御信号に応じて、定着ローラ１１等を回転駆動させる。なお、以下の説明では、制御部のうち加熱ローラ移動手段３０の駆動手段（例えば、駆動モータ）３４を制御（例えば、駆動モータの駆動量の制御）して、加熱ローラ１４のスラスト方向への往復移動量の制御を行う制御部を特に、加熱ローラ移動制御部３５と呼ぶ（図５参照）。

（定着装置の構成）
次に、本発明に係る定着装置の一実施形態について説明する。図２は、本実施形態に係る定着装置１００の構成を示す断面図である。

定着装置１００は、定着カバー１００ｃの内部に、定着部材である定着ローラ１１と、定着ローラ１１及び加熱ローラ１４を含む複数のローラに一定のテンションで架け渡された定着ベルト１２と、定着ローラ１１に定着ベルト１２を介して下側で回動可能に圧接し定着ニップ部（単にニップ部ともいう）Ｎを形成する加圧部材である加圧ローラ１３と、定着ニップ部Ｎのシート排出側であって先端が定着ベルト１２に近接して配置され定着ベルト１２へのシートＰの巻き付きを防止する分離爪１６ａと、定着ニップ部Ｎのシート排出側であって先端が加圧ローラ１３に当接して配置され加圧ローラ１３へのシートＰの巻き付きを防止する分離爪１６ｂと、クリーニングウェブを押し付けて定着ベルト１２のクリーニングを行うクリーニング機構１７と、を備えている。また、定着ベルト１２表層にシートＰの剥離性を向上させるためのオイルを塗布するオイル塗布装置２１と、加圧ローラ１３表層にシートＰの剥離性を向上させるためのオイルを塗布するオイル塗布装置２２を備えている。

ここで、定着ローラ１１は、金属の芯金ローラ表層にシリコンゴム層を有したものである。該シリコンゴム層は、ソリッドゴムからなるものとしてもよいが、ウォームアップ時間短縮のため、定着ベルト１２の熱を吸収しにくいように、発泡（スポンジ状）のシリコンゴムを用いることが好ましい。また、定着ベルト１２は、無端ベルトであり、表面が耐熱性離型層で被覆されている。

また、加熱ローラ１４は、アルミ又は鉄の中空ローラで内部にハロゲンヒータなどのヒータ１４ｈからなる熱源を有している。なお、熱源は誘導加熱機構（ＩＨ）でもよい。また、加熱ローラ１４の中空ローラの肉厚部分には複数の中空のパイプがその長手方向が加熱ローラ１４の幅方向とされ、加熱ローラ１４の円周方向に均等に埋め込まれたヒートパイプを有している。ヒートパイプにより、ヒータ１４ｈからローラ表面への熱伝達が改善され、定着ベルト１２が速く均一に加熱されるようになる。

加圧ローラ１３は、通常はアルミ又は鉄等の芯金の上にシリコンゴム等の弾性体層が設けられた円筒形状のローラである。定着の際など必要なときに、加圧ローラ１３は、内部に配置されたヒータ１３ｈの発熱により所定の温度まで加熱される。

定着装置１００の駆動の際には、例えば定着ローラ１１が外部から入力される駆動力によって駆動されて図中時計回り方向に回転する。これに伴って、定着ベルト１２がテンションローラ１５の押圧により適切なテンションが付与された状態でシートＰを排出する方向（図２では時計回り方向）に回転する。あるいは、加圧ローラ１３を図中反時計回り方向に回転するように駆動させ、定着ローラ１１が図中時計回り方向につれ回りされる結果、定着ベルト１２が回転するようにしてもよい。

また、定着の際には、定着ベルト１２は、加熱ローラ１４内部に配置されたヒータ１４ｈの発熱によりサーミスタ（不図示）で検出される温度が所定の温度（例えばトナー定着に適する温度）まで加熱される。

（ベルト搬送ローラ移動手段）
ところで、定着ベルト１２へのシートエッジ摩耗の対応手段として、シートを進行方向に対し垂直方向にずらし、シートエッジが当接する部分を分散させて、シートエッジ摩耗の発生を小さくすることも考えられる。しかしながら、この場合、その後のシートの搬送性、スタック性などが問題となり、また、各シートサイズについて、図３に示すように、シートエッジ摩耗（図３中、Ｅ_２ａ，Ｅ_２ｂで示す）は、２箇所に分散させることしかできなかった。

また、定着ベルト１２側を移動させることで、同じようにシートエッジ摩耗を分散させること、例えば、定着ベルト１２を巻きかけているローラのアライメントを可動式にして定着ベルト１２の寄り方向を制御し、定着ベルト１２とローラのスラストガタ分を移動させることも考えられる。しかしながら、この場合も、定着ベルト１２はいずれか一方に片寄せされ、移動量を制御することはできないために、シートエッジ摩耗は、図３に示したように、２箇所に分散させることしかできなかった。

そこで、本実施形態に係る定着装置は、定着ローラ１１と、表面が耐熱性離型層で被覆されている無端状の定着ベルト１２と、定着ベルト１２を、定着ローラ１１とともに張架する加熱ローラ１４（ベルト搬送ローラ）と、定着ベルト１２の外周側に配設される加圧ローラ１３と、定着ベルト１２を加熱するための熱源１３ｈ，１４ｈと、を有し、定着ローラ１１と加圧ローラ１３との圧接によって形成される定着ベルト１２と加圧ローラ１３とのニップ部Ｎに未定着トナー像Ｔを担持した用紙Ｐを通紙して加熱定着を行う定着装置１００において、加熱ローラ１４を、軸方向に往復移動可能とする加熱ローラ移動手段３０を備え、定着ベルト１２は、加熱ローラ１４の移動に追従して、軸方向に往復移動するものである。なお、本実施形態において、「周方向」とは、加熱ローラ１４（定着ローラ１１，定着ベルト１２も同様）の回転方向をいい、「軸方向（スラスト方向、幅方向）」とは、加熱ローラ１４の回転軸方向をいう。

すなわち、加熱ローラ１４を軸方向に往復移動させることにより、当該加熱ローラ１４に張架された定着ベルト１２を同一方向に追従させて往復移動させることができ、図４に示すように、シートエッジ摩耗（図４中、Ｅ_３で示す）を広範囲に分散させることができるものである。

以下、図５に示す定着装置１００の要部構成図を用いて、加熱ローラ移動手段（ベルト搬送ローラ移動手段）３０について説明する。なお、定着ベルト１２表面における点線部分は、図示されるサイズの用紙Ｐにより生じ得るシートエッジ摩耗を示している。

加熱ローラ移動手段３０は、加熱ローラ１４の軸部（芯金部）１４ａの端部に固設されたフランジ１４ｂを挟持する挟持部３１ａ，３１ｂと、この挟持部３１をそれぞれ支持する支持軸３２ａ，３２ｂと、駆動モータ等の駆動手段３４に接続されて図中の矢印方向（軸方向、スラスト方向）に往復移動する駆動軸３３と、からなり、加熱ローラ移動制御部３５からの制御により、駆動手段３４が駆動することで、駆動軸３３が矢印方向に往復移動し、加熱ローラ１４のフランジ１４ｂを図中の矢印方向に往復移動させることで、加熱ローラ１４の軸方向への移動および位置決めがなされるものである。なお、挟持部３１は、例えば、摺動性の良いコロ、好ましくはボールベアリング等で構成される。

図５に示す例では、加熱ローラ１４に、定着ベルト１２を追従させるための位置規制部材等は使用せず、定着ベルト１２がローラに対し自然に寄っている状態となっている。この場合、定着ベルト１２の回転方向の内側の両端側には、ベルト寄止部材１２ａを貼付することが好ましい。定着ベルト１２は、回転によりスラスト方向の一方向にずれて片寄ることがあるが、このベルト寄止部材１２ａが加熱ローラ１４、定着ローラ１１の端部に当接することで、定着ベルト１２のスラスト方向への移動の最大量を制限することができるからである。なお、ベルト寄止部材１２ａは、例えば、ゴムからなるものであればよい。

このように、加熱ローラ移動手段３０により、加熱ローラ１４をスラスト方向へ移動させることにより、加熱ローラ１４に張架された定着ベルト１２を、加熱ローラ１４のスラスト方向への移動に追従させて移動させることができる。また、加熱ローラ１４の移動量を無段階に制御することができるので、シートエッジによるシートエッジ磨耗を分散させて（図４参照）、画像への光沢スジの発生を遅らせることができ、定着ベルト１２の長期使用を可能とすることができる。また、定着装置１００を構成する定着ベルト１２やクリーニングローラ等に偏差をつける等の加工することがなく、簡易な構成により上記効果を実現することができる。

また、図６に定着装置１００の他の構成例を示す。図６に示す例では、加熱ローラ１４の一端側（加熱ローラ移動手段側）に、溝部１４ｃが設けられ、この溝部１４ｃに定着ベルト１２の内側の一端側に貼付されたベルト寄止部材１２ａが嵌合されている。加熱ローラ移動手段３０は、ベルト寄止部材１２ａが溝部１４ｃに嵌合した状態で、加熱ローラ１４を移動させるものである。したがって、ベルト寄止部材１２ａは定着ベルト１２の片側に設けるだけで良いこととなり、片側のベルト寄止部材１２ａにより定着ベルト１２のスラスト方向の双方向への寄りを抑えることができる。

以上説明した加熱ローラ移動手段３０による加熱ローラ１４の移動制御は、定着ベルト１２の回転中（加熱ローラ１４の回転中）に行うことが好ましい。これにより、定着ベルト１２のスラスト方向への移動をよりスムーズに行うことができる。また、加熱ローラ１４の移動制御は、非通紙持に行うことが好ましい。これにより、通紙中に定着ベルト１２がスラスト方向には動かないため、シートに与える負荷を定着ベルト１２が移動しない通常の構成と同様のものとすることができ、印刷品質を維持することができる。

また、以上説明した、定着装置１００を備える画像形成装置とすることにより、上述のように、シートエッジ磨耗を分散させて画像への光沢スジの発生を遅らせることができる画像形成装置を提供することができる。

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

１１ 定着ローラ
１２ 定着ベルト
１２ａ ベルト寄止部材
１３ 加圧ローラ
１４ 加熱ローラ
１４ａ 軸部
１４ｂ フランジ
１４ｃ 溝部
１３ｈ，１４ｈ ヒータ
１５ テンションローラ
１６ａ，１６ｂ 分離爪
１７ クリーニング機構
２１，２２ オイル塗布装置
３０ 加熱ローラ移動手段（ベルト搬送ローラ移動手段）
３１ａ，３１ｂ 挟持部
３２ａ，３２ｂ 支持軸
３３ 駆動軸
３４ 駆動手段
３５ 加熱ローラ移動制御部
１００ 定着装置
１００Ｃ 定着カバー
２００ 画像形成装置
２００Ａ 画像形成部
２００Ｂ 給紙部
２０１ 書き込み装置
２０２Ｙ，２０２Ｃ，２０２Ｍ，２０２Ｋ 帯電装置
２０３Ｙ，２０２Ｃ，２０２Ｍ，２０２Ｋ 現像装置
２０４Ｙ，２０４Ｍ，２０４Ｃ，２０４Ｋ １次転写装置
２０５Ｙ，２０５Ｃ，２０５Ｍ，２０５Ｋ 感光体
２１０ 転写ベルト
２１１ 従動ローラ
２１２ 転写ローラ
２１５ スタッカ
２２０ 給紙トレイ
Ｅ シートエッジ摩耗
Ｎ 定着ニップ部
Ｐ シート（用紙）
Ｔ トナー

特開２００７‐ ３９８５号公報

Claims (6)

1. 定着ローラと、
   表面が耐熱性離型層で被覆されている無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトを、前記定着ローラとともに張架するベルト搬送ローラと、
   前記定着ベルトの外周側に配設される加圧ローラと、
   前記定着ベルトを加熱するための熱源と、を有し、
   前記定着ローラと前記加圧ローラとの圧接によって形成される前記定着ベルトと前記加圧ローラとのニップ部に未定着トナー像を担持した用紙を通紙して加熱定着を行う定着装置において、
   前記ベルト搬送ローラを、該ベルト搬送ローラの軸方向に往復移動可能とするベルト搬送ローラ移動手段を備え、
   前記定着ベルトは、前記ベルト搬送ローラの移動に追従して、前記ベルト搬送ローラの軸方向に往復移動することを特徴とする定着装置。
2. 前記定着ベルトの回転方向内側における両端側に、ベルト寄止部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記定着ベルトの回転方向内側における一端側にベルト寄止部材を備え、かつ、前記ベルト搬送ローラは、前記ベルト寄止部材を嵌合させる溝部を有し、
   前記ベルト搬送ローラ移動手段は、前記ベルト寄止部材が前記溝部に嵌合した状態で、前記ベルト搬送ローラを移動させることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記ベルト搬送ローラ移動手段による前記ベルト搬送ローラの移動を、該ベルト搬送ローラの回転中に行うことを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の定着装置。
5. 前記ベルト搬送ローラ移動手段による前記ベルト搬送ローラの移動を、非通紙時に行うことを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 請求項１から５まで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。