JP2014174488A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像の乱れ、欠陥を抑えた定着装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】摺動シート６３２に熱が加わった場合は、切り込み６３２１で摺動シート６３２が重なるように膨張し、ニップ部Ｎｐの入口およびニップ部Ｎｐでのしわが防げるので、画像の乱れ、欠陥が抑えられる。また、切り込み６３２１の方向が、用紙Ｐの搬送方向と略平行であると搬送方向に摺動シート６３２が引っ張られた際に、切り込み６３２１が広がることによるしわが低減する。
【選択図】図６

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

複写機、プリンタなどの画像形成装置において、記録媒体上に画像を定着する定着装置が用いられる。未定着トナー像を加熱、定着する定着装置として、例えば、エンドレスベルトを用いたベルトニップ方式の定着装置が知られている。

エンドレスベルトとパッド部材との摺動抵抗を低減するため、低摩擦性の表層を積層接着したパッドシートをパッド部材に被覆したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６-１１９２６３号公報

本発明は、画像の乱れ、欠陥を抑えた定着装置および画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、記録媒体と接触し搬送する無端状のベルトと、前記記録媒体に接触して加圧する加圧部材と、前記ベルトの内側に前記加圧部材に対向して設けられ、前記加圧部材からの圧力を受ける被加圧部材と、前記ベルトを加熱する加熱源と、前記ベルトと前記被加圧部材との間の摩擦を低減するシートとを備え、前記シートは、記録媒体の搬送方向の上流側端部から前記シートが加圧される領域までの間に、下流に向かって複数の切り込みを有することを特徴とする定着装置である。

請求項２に記載の発明は、前記シートは、前記切り込みと前記加圧される領域との間に加圧されない領域が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。

請求項３に記載の発明は、前記切り込みの方向は、前記搬送方向と略平行であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置である。

請求項４に記載の発明は、前記シートの両端部の前記切り込みの間隔は、中央部の前記切り込みの間隔と比較して狭いことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の定着装置である。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の定着装置を備え、前記記録媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、画像の乱れ、欠陥を抑えた定着装置を提供できる。
請求項２〜請求項４に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、画像の乱れ、欠陥をより抑えた定着装置を提供できる。
請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の定着装置を有しない場合に比して、出力画像の画質の低下を抑制した画像形成装置を提供できる。

実施形態の画像形成装置を示す概略構成図。 定着装置の概略断面構成図。 加圧ロールおよび被加圧部材の概略斜視図。 ニップ部周辺の加圧ロールおよび被加圧部材の概略拡大側面図。 摺動シートの展開部分平面図。 摺動シートに熱が加わった場合の部分模式図。 比較として切り込みを形成しない摺動シートに熱が加わった場合の模式図。 変形例の摺動シート６３２Ａの展開部分平面図。

以下、添付図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。
図１は、実施形態に係る画像形成装置１の構成例を示した図である。図１に示す画像形成装置１は、画像データに基づき画像形成を行う画像形成手段の一例である画像形成部１０と、画像形成装置１全体の動作制御や例えばパーソナルコンピュータ等との通信、画像データに対して行う画像処理等を実行する主制御部５０と、ユーザからの操作入力の受付やユーザに対する各種情報の表示を行うＵＩ部（ユーザインターフェース部）９０とを備えている。

画像形成部１０は、例えば電子写真方式により画像を形成する画像形成ユニットを備えている。画像形成ユニットは、並列的に配置される６つの画像形成ユニット１１Ｃ,１１Ｍ,１１ＨＣ,１１ＨＭ,１１Ｙ,１１Ｋを備えている。

各画像形成ユニットは、例えば、静電潜像が形成され、その後に各色トナー像が形成される感光体ドラム１２と、感光体ドラム１２の表面を予め定められた電位で帯電する帯電器１３と、帯電器１３により帯電された感光体ドラム１２を画像データに基づいて露光する露光器１４と、感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を各色トナーにより現像する現像器１５と、転写後の感光体ドラム１２表面を清掃するクリーナ１６とを備えている。

各画像形成ユニットの現像器１５は、各色トナーを貯蔵するトナー容器１７Ｃ,１７Ｍ,１７ＨＣ,１７ＨＭ,１７Ｙ,１７Ｋと図示しないトナー搬送路で連結されている。そして、トナー搬送路中に設けられた補給用スクリューにより各トナー容器から現像器１５に各色トナーが補給されるように構成されている。

各画像形成ユニットは、現像器１５に収容されるトナーを除いて略同様に構成され、それぞれがＣ（シアン）色、Ｍ（マゼンタ）色、ＨＣ（高彩度シアン）色、ＨＭ（高彩度マゼンタ）色、Ｙ（イエロー）色、Ｋ（ブラック）色のトナー像を形成する。ここでのＨＣ色は、シアン色系の色相を有し、Ｃ色よりも色調が明るく彩度が相対的に高いシアン色であり、ＨＭ色は、マゼンタ色系の色相を有し、Ｍ色よりも色調が明るく彩度が相対的に高いマゼンタ色である。

また、画像形成部１０は、各画像形成ユニットの感光体ドラム１２に形成された各色トナー像が転写される中間転写ベルト２０と、各画像形成ユニットにて形成された各色トナー像を中間転写ベルト２０に転写する１次転写ロール２１とを備えている。

また、画像形成部１０は、中間転写ベルト２０上に重畳して転写された各色トナー像を記録媒体の一例である用紙Ｐに一括転写する２次転写ロール２２と、２次転写された各色トナー像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置６０とを備えている。ここで、２次転写ロール２２が配置され、中間転写ベルト２０上の各色トナー像が用紙Ｐに２次転写される領域を２次転写領域Ｔｒという。

さらに、画像形成部１０は、定着装置６０にて用紙Ｐ上に定着された各色トナー像を冷却し、用紙Ｐ上への各色トナー像の定着を促進する冷却ユニット８０と、用紙Ｐの曲がりを矯正する矯正ユニット８５とを備えている。

以下に、用紙Ｐの片面へ画像形成する場合の用紙搬送系について説明する。
画像形成部１０は、用紙搬送系として、用紙Ｐを収容する実施形態では２個の用紙収容容器４０Ａ,４０Ｂと、用紙収容容器４０Ａ,４０Ｂに収容された用紙Ｐを繰り出して搬送する繰出しロール４１Ａ,４１Ｂと、用紙収容容器４０Ａからの用紙Ｐを搬送する第１搬送路Ｒ１と、用紙収容容器４０Ｂからの用紙Ｐを搬送する第２搬送路Ｒ２とを備えている。

また、画像形成部１０は、用紙収容容器４０Ａおよび用紙収容容器４０Ｂからの用紙Ｐを２次転写領域Ｔｒに向けて搬送する第３搬送路Ｒ３を備えている。また、画像形成部１０は、２次転写領域Ｔｒにて各色トナー像が転写された用紙Ｐを定着装置６０、冷却ユニット８０、およびカール矯正ユニット８５を通過するように搬送する第４搬送路Ｒ４と、カール矯正ユニット８５からの用紙Ｐを画像形成装置１の排出部に設けられた用紙積載部４４に向けて搬送する第５搬送路Ｒ５とを備えている。
第１搬送路Ｒ１から第５搬送路Ｒ５は、それぞれに沿って搬送ロールや搬送ベルトが配置され、送られてくる用紙Ｐを順次、搬送する。

以下に、用紙Ｐの両面へ画像形成する場合の用紙搬送系について説明する。
画像形成部１０は、両面搬送系として、定着装置６０で第１面に各色トナー像が定着された用紙Ｐを一旦保持する中間用紙収容容器４２と、カール矯正ユニット８５からの用紙Ｐを中間用紙収容容器４２に向けて搬送する第６搬送路Ｒ６と、中間用紙収容容器４２に収容された用紙Ｐを上記の第３搬送路Ｒ３に向けて搬送する第７搬送路Ｒ７とを備えている。
また、画像形成部１０は、カール矯正ユニット８５の用紙搬送方向下流側に配置され、用紙Ｐを用紙積載部４４に向けて搬送する第５搬送路Ｒ５と中間用紙収容容器４２に搬送する第６搬送路Ｒ６とに選択的に振り分ける振分機構部４３と、中間用紙収容容器４２に収容された用紙Ｐを繰り出して第７搬送路Ｒ７に向けて搬送する繰出しロール４５とを備えている。

次に、画像形成装置１での基本的な画像形成動作について説明する。
画像形成部１０の各画像形成ユニットは、上記の機能部材を用いた電子写真プロセスによりＣ色,Ｍ色,ＨＣ色,ＨＭ色,Ｙ色,Ｋ色の各色トナー像を形成する。各画像形成ユニットにて形成された各色トナー像は、１次転写ロール２１により中間転写ベルト２０上に順に１次転写され、各色トナーが重畳された合成トナー像を形成する。中間転写ベルト２０上の合成トナー像は、中間転写ベルト２０の移動（矢印方向）に伴って２次転写ロール２２が配置された２次転写領域Ｔｒに搬送される。

一方、用紙搬送系では、各画像形成ユニットでの画像形成の開始タイミングに合わせて繰出しロール４１Ａ,４１Ｂが回転動作し、用紙収容容器４０Ａおよび用紙収容容器４０Ｂの中から例えばＵＩ部９０にて指定された方の用紙Ｐが繰出しロール４１Ａ,４１Ｂにより繰り出される。繰出しロール４１Ａ,４１Ｂにより繰り出された用紙Ｐは、第１搬送路Ｒ１または第２搬送路Ｒ２と、第３搬送路Ｒ３とに沿って搬送され、２次転写領域Ｔｒに到達する。２次転写領域Ｔｒでは、２次転写ロール２２により形成された転写電界によって、中間転写ベルト２０上に保持された合成トナー像が用紙Ｐに一括して２次転写される。

その後、合成トナー像が転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト２０から分離され、第４搬送路Ｒ４に沿って定着装置６０に搬送される。定着装置６０に搬送された用紙Ｐ上の合成トナー像は、定着装置６０によって定着処理を受けて用紙Ｐ上に定着される。そして、定着画像が形成された用紙Ｐは、冷却ユニット８０にて冷却され、カール矯正ユニット８５にて用紙Ｐの曲がりが矯正される。その後、カール矯正ユニット８５を通過した用紙Ｐは、振分機構部４３により、片面印刷時には第５搬送路Ｒ５に導かれて、用紙積載部４４に向けて搬送される。なお、１次転写後に感光体ドラム１２に付着しているトナー（１次転写残トナー）、および二次転写後に中間転写ベルト２０に付着しているトナー（２次転写残トナー）は、それぞれクリーナ１６、およびベルトクリーナ２６によって除去される。

一方、両面印刷時には、上述した過程によって用紙Ｐの第１面上に定着画像が形成された用紙Ｐは、カール矯正ユニット８５を通過した後、振分機構部４３により第６搬送路Ｒ６に導かれ、第６搬送路Ｒ６を中間用紙収容容器４２に向けて搬送される。そして再び、各画像形成ユニット１１による第２面の画像形成の開始タイミングに合わせて繰出しロール４５が回転し、中間用紙収容容器４２から用紙Ｐが繰り出される。繰出しロール４５により繰り出された用紙Ｐは、第７搬送路Ｒ７および第３搬送路Ｒ３に沿って搬送され、２次転写領域Ｔｒに到達する。２次転写領域Ｔｒでは、第１面の場合と同様にして、２次転写ロール２２により形成された転写電界によって、中間転写ベルト２０上に保持された第２面の各色トナー像が用紙Ｐに一括して２次転写される。

両面にトナー像が転写された用紙Ｐは、第１面の場合と同様に定着装置６０にて定着され、冷却ユニット８０にて冷却され、さらにはカール矯正ユニット８５にて用紙Ｐの曲がりが矯正される。その後、カール矯正ユニット８５を通過した用紙Ｐは、振分機構部４３により第５搬送路Ｒ５に導かれて、用紙積載部４４に向けて搬送される。このようにして、画像形成装置１での画像形成処理がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返し実行される。

次に、実施形態の画像形成装置１に用いられる定着装置６０について説明する。
図２は、実施形態の定着装置６０の構成を説明するための概略断面構成図である。
図２において、定着装置６０は、用紙Ｐを加熱する定着ベルトモジュール６１と、定着ベルトモジュール６１に対して接離自在に構成され、用紙Ｐに接触して加圧する加圧部材の一例である加圧ロール６２とで主要部が構成されている。

定着ベルトモジュール６１は、用紙Ｐと接触し搬送する無端状のベルトの一例としての定着ベルト６１０と、定着ベルト６１０の内側に、加圧ロール６２に対向して設けられ、加圧ロール６２からの圧力を受ける被加圧部材６３とを備えている。被加圧部材６３は、定着ベルト６１０と加圧ロール６２とが互いに押圧されながら接触する領域であるニップ部Ｎｐにて定着ベルト６１０を内側から加熱する。ニップ部Ｎｐの搬送方向の幅は、例えば、１０ｍｍ程度である。

また、定着ベルトモジュール６１は、定着ベルト６１０を内側から張架しながら定着ベルト６１０を加熱する内部加熱ロール６１２、６１３を備えている。
内部加熱ロール６１２、６１３は、例えばアルミニウムやＳＵＳで形成された円筒状ロールである。内部加熱ロール６１２、６１３の少なくとも一方は、図示しない駆動モータからの回転駆動力を受けて、図中矢印方向に回転し、定着ベルト６１０を駆動する。

また、内部加熱ロール６１２、６１３および被加圧部材６３の内部には、それぞれ加熱源の一例であるハロゲンヒータ７０，７１，７２が配置され、内部加熱ロール６１２、６１３および被加圧部材６３は、予め定められた温度、例えば、内部加熱ロール６１２、６１３は、２１０℃に加熱され、被加圧部材６３は、２００℃に加熱される。

内部加熱ロール６１２、６１３および被加圧部材６３の両端部には、定着ベルト６１０を内側から外側に向けて押圧する図示しないバネ部材が配置され、定着ベルト６１０全体の張力を、例えば１５ｋｇｆに設定している。
このように、実施形態の定着装置６０では、被加圧部材６３と内部加熱ロール６１２，６１３とによって定着ベルト６１０が加熱される構成を採用している。
ここで、図示はしないが、内部加熱ロール６１２、６１３以外に定着ベルト６１０を張架する張架ロールを備えていてもよい。

定着ベルト６１０は、例えば、ポリイミド樹脂で形成されたベース層と、ベース層の表面側（外周面側）に積層されたシリコーンゴムからなる弾性体層とで構成されている。ここでは、弾性体層は、特にカラー画像に対する画質向上のために設けられている。定着対象となる用紙Ｐに保持されるトナー像は、粉体である各色トナーが積層して形成されている。そのため、ニップ部Ｎｐにおいてトナー像の全体に均一に熱を供給するには、用紙Ｐ上のトナー像の凹凸に倣って定着ベルト６１０表面が変形することが好ましいからである。

図３に、加圧ロール６２および被加圧部材６３の概略斜視図を、図４にニップ部Ｎｐ周辺の加圧ロール６２および被加圧部材６３の概略拡大側面図を示した。図３では、用紙Ｐを破線で、定着ベルト６１０を一点鎖線で示した。また、図４中に用紙Ｐの流れを破線矢印で示し、定着ベルト６１０の駆動する方向を実線矢印で示した。

図３および図４において、被加圧部材６３は、例えばアルミニウムやＳＵＳで形成された外形が略直方体形状の母材６３０と、母材６３０の加圧ロール６２に対向する側に設けられたパッド６３１とを備えている。パッド６３１は、母材６３０と同じ材質で形成してもよいし、他の材質、例えば樹脂製であってもよい。パッド６３１の上流側および下流側の角Ｃは、曲率を持って形成されている。

また、定着ベルトモジュール６１は、用紙Ｐの搬送方向の母材６３０の上流側からパッド６３１を覆うように下流側にかけて設けられた樹脂製のシートの一例である摺動シート６３２を備えている。摺動シート６３２は、定着ベルト６１０と被加圧部材６３との間の摩擦を低減する。摺動シート６３２は、一例としてＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）を用いることができる。
摺動シート６３２は、用紙Ｐの搬送方向における上流側端部Ｕと下流側端部Ｌとが、固定金具６３３を介して母材６３０に固定ネジ６３４で固定されている。ここで、摺動シート６３２は、少なくとも上流側端部Ｕで固定されていればよい。

加圧ロール６２は、例えば、アルミニウムやＳＵＳからなる円柱状ロールを基体として、例えば、シリコーンゴムからなる弾性層６２０が設けられている。また、ＰＦＡチューブからなる離型層をさらに積層してもよい。
加圧ロール６２は、定着ベルトモジュール６１に接離するように配置され、定着ベルトモジュール６１を押圧しながら接触するように設定された場合には、定着ベルト６１０が移動するのに伴い、矢印方向に回転する。

図５に、摺動シート６３２の展開部分平面図を示した。実線矢印は、用紙Ｐの搬送される方向を示している。図５では、下流側を省略して示している。
図５において、摺動シート６３２は、摺動シート固定ネジ６３４が通される孔６３２０と切り込み６３２１とを有している。
切り込み６３２１は、用紙Ｐの搬送方向の上流側端部Ｕから摺動シート６３２が加圧される領域であるニップ部Ｎｐまでの間に形成される。ここで、切り込み６３２１は、ニップ部Ｎｐとの間に加圧されない領域Ｎを設けて形成するのがよい。
また、切り込み６３２１は、摺動シート６３２を図４に示した母材６３０に固定した際に、パッド６３１の上流側、下流側の角Ｃの曲率が小さくなる辺りに設けるのがよい。
さらに、切り込み６３２１の方向は、用紙Ｐの搬送方向と略平行であるのがよい。

次に、実施形態の定着装置６０での定着動作について説明する。
図１および図２において、画像形成装置１の２次転写領域Ｔｒで合成トナー像（未定着トナー像）が静電転写された用紙Ｐは、第４搬送路Ｒ４に沿って定着装置６０のニップ部Ｎｐに向けて搬送される。そして、ニップ部Ｎｐを通過する用紙Ｐ表面の未定着トナー像は、主としてニップ部Ｎｐに作用する圧力と熱とにより用紙Ｐに定着される。

実施形態の定着装置６０では、ニップ部Ｎｐに作用する熱は主に定着ベルト６１０によって供給される。定着ベルト６１０は、内部加熱ロール６１２，６１３の内部に配置されたハロゲンヒータ７１，７２から内部加熱ロール６１２，６１３を介して供給される熱と、被加圧部材６３の内部に配置されたハロゲンヒータ７０から供給される熱とによって加熱される。内部加熱ロール６１２，６１３からだけでなく、被加圧部材６３からも熱エネルギーが補給されるので、ニップ部Ｎｐにおいては、プロセススピードが高速であっても充分な熱量が確保される。

図６に、実施形態における摺動シート６３２に熱が加わった場合の部分模式図を示した。また、図７には、比較として切り込み６３２１を形成しない摺動シート６３２Ｃに熱が加わった場合の模式図を示した。図６においては、摺動シート６３２に熱が加わった場合の変形の様子を誇張してわかり易くするために、図５に示した固定金具６３３部分は省略して描いてある。

図７において、切り込み６３２１を形成しない摺動シート６３２Ｃの場合、熱が加わると、図４に示したように、上流側端部Ｕが固定金具６３３と固定ネジ６３４とで固定されているので、上流側端部Ｕでは長手方向への膨張が拘束される。一方、摺動シート６３２Ｃの上流側端部Ｕから離れた位置では、長手方向に摺動シート６３２Ｃが膨張し、例えば中央部においてＴで示す幅になり、ニップ部ＮｐまでしわＷが発生する。
ニップ部Ｎｐまで摺動シート６３２ＣにしわＷが発生することによって、ニップ部Ｎｐの入口で定着ベルト６１０が画像に触れたり、ニップ部Ｎｐで未定着トナー像が形成された用紙Ｐに加わる圧力にむらが生じたりして、画像の乱れ、欠陥が発生する。

一方、実施形態の摺動シート６３２に熱が加わった場合は、切り込み６３２１で摺動シート６３２が重なるように膨張し、ニップ部Ｎｐの入口、ニップ部Ｎｐでのしわが防げるので、画像の乱れ、欠陥が抑えられる。
また、切り込み６３２１の方向が、用紙Ｐの搬送方向と略平行であると搬送方向に摺動シート６３２が引っ張られた際に、切り込み６３２１が広がることによるしわが低減する。

（変形例）
実施形態において、切り込み６３２１の間隔は等間隔でなくてもよい。
図８に、本変形例の摺動シート６３２Ａの展開部分平面図を示した。
図８において、切り込み６３２１の間隔は中央部から両端部にかけて徐々に狭くなっている。
中央部と比較して、熱が加わることによる端部の変位が大きいので、両端部の切り込み６３２１の間隔を狭くすることで、切り込み６３２１の間の摺動シート６３２Ａが細くなって傾きやすくなる。したがって、切り込み６３２１で摺動シート６３２Ａが重なりやすくなり、端部の変位が吸収され、しわが低減する。

また、変形例に示したように、両端部に向けて切り込み６３２１の間隔が徐々に狭くなるもののほか、両端部付近の切り込み６３２１の間隔のみが、中央部の切り込み６３２１の間隔と比較して狭くてもよい。

１…画像形成装置、１０…画像形成部、１２…感光体ドラム、１３…帯電器、１４…露光器、１５…現像器、１６…クリーナ、Ｐ…用紙、６０…定着装置、６１…定着ベルトモジュール、６２…加圧ロール、６１０…定着ベルト、６３…被加圧部材、Ｎｐ…ニップ部、６１２，６１３…内部加熱ロール、７０，７１，７２…ハロゲンヒータ、６３０…母材、６３１…パッド、Ｃ…上流側および下流側の角、６３２，６３２Ａ，６３２Ｃ…摺動シート、Ｕ…上流側端部、Ｌ…下流側端部、６３３…固定金具、６３４…固定ネジ、６２０…弾性層、６３２０…孔、６３２１…切り込み、Ｎ…加圧されない領域。

Claims (5)

1. 記録媒体と接触し搬送する無端状のベルトと、
   前記記録媒体に接触して加圧する加圧部材と、
   前記ベルトの内側に前記加圧部材に対向して設けられ、前記加圧部材からの圧力を受ける被加圧部材と、
   前記ベルトを加熱する加熱源と、
   前記ベルトと前記被加圧部材との間の摩擦を低減するシートとを備え、
   前記シートは、記録媒体の搬送方向の上流側端部から前記シートが加圧される領域までの間に、下流に向かって複数の切り込みを有する
   ことを特徴とする定着装置。
2. 前記シートは、前記切り込みと前記加圧される領域との間に加圧されない領域が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記切り込みの方向は、前記搬送方向と略平行である
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
4. 前記シートの両端部の前記切り込みの間隔は、中央部の前記切り込みの間隔と比較して狭い
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の定着装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の定着装置を備え、
   前記記録媒体に画像を形成する
   ことを特徴とする画像形成装置。
   
   
   
   

Images