JP2016095374A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価に製造でき、分離補助部材に定着ベルトの張力がかかっても分離補助部材がほぼ真直を保つことができ、安定した分離性能と画質品質を実現できる定着装置を提供する。
【解決手段】定着装置１００は、表面に弾性層を有する定着ローラ１１と、内部に熱源１４ｈを有する加熱ローラ１４と、定着ローラ１１及び加熱ローラ１４に張架された無端状の定着ベルト１２と、定着ローラ１１に対向して配置され、定着ベルト１２を介して定着ローラ１１に圧接して定着圧接部Ｎを形成する加圧ローラ１３と、定着ベルト１４の内部であって、定着圧接部Ｎの定着ベルト１４の回転方向下流に、定着圧接部Ｎの近傍における定着ベルト１２の曲率半径を小さくするように配置され、定着ベルト１２の内周に接触する面の長手方向中央部が長手方向端部に対して凸となるように、冷間圧延鋼板をプレス加工して形成される分離補助部材１６と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置には一般に、非定着画像としてのトナー像が形成されたシート状媒体にこのトナー像を定着するための定着装置が設けられている。

定着装置としては、ヒータ等の加熱手段により加熱されるローラ対または無端状ベルトである第一の回転部材と、この第一の回転部材に当接し、かつこの第一の回転部材との対向位置においてこの第一の回転部材と同じ方向に回転するローラ上の第二の回転部材（これには通常、加熱手段が設けられている）と、を有するものが一般的である。

このような定着装置では、トナー像を担持したシート状媒体を、上記第一の回転部材と第二の回転部材の対向接触によるニップ部を通過させ、このときに加熱・加圧を行う（ニップ定着）ことで、トナー像を加熱溶融してシート状媒体上に定着するようになっている。

ところで近年では気球環境問題に対する意識の高揚から、パルプの使用量が少なく、静止時の二酸化炭素発生量も少ない薄紙の使用の拡大や、プロダクションプリンティングといった市場の拡大により、薄紙から厚紙、さまざまな記録媒体への対応力、高速化が求められてきている。

薄紙ではコシが弱いため、定着装置の上記ニップ部から排出されるときに、上記第一の回転部材への巻き付きが発生しやすく、また巻き付きは用紙ジャムの原因となり、種々のトラブルを引き起こす場合があった。また、高速化による必要熱容量の増大により、定着ローラの径が増し、分離部の曲率半径が大きくなることで、近年はより一層分離性能に対する課題が増している。

このため、特許文献１では、剥離パッドと一体となって定着ローラの回転軸を中心として揺動可能に取り付けられるとともに、加圧ローラ離間時には、剥離パッドが定着ベルトより離間する定着装置が提供されている。

従来技術の定着ベルト方式、すなわち定着ベルト内部の弾性体である定着ローラに対して、定着ローラよりも硬度が硬い加圧ローラを圧接し、定着ベルト内のニップ出口に曲率分離するための分離補助部材を有する定着装置において、定着ベルト内部にあるため、分離補助部材にはベルトの張力がかかる。この張力によって分離補助部材が弾性変形し、真直ではなくなる場合がある。

また、定着ベルト内側端部の寄り止めが接触するとベルトが破損してしまうため、触れられない様にしなければならない。また、定着ローラと加圧ローラのローラ同士のニップ出口から分離補助部材の曲率部が離れすぎていると、定着ベルトへの巻き付き時間が増えてブリスターが発生するという問題が発生する。

このような課題を解決するための分離補助部材は、巻き付き時間を減らすために薄肉にして、かつ剛性が高いものにする必要があった。また、定着ベルト内側には回転時のベルトの寄りを規制するために寄り止めが付けられているが、分離補助部材はその寄り止めを避ける形状にする必要がある。また、一方分離補助部材の長手方向の長さは用紙の長さ以上である必要があるため、例えばＳＲＡ３サイズ対応の機械の場合は、３２０ｍｍ以上必要であった。

分離補助部材を焼結で製造した場合はソリが大きくなり過ぎ加工が困難であることと、その様な大きい焼結ができる設備は限られていたため、コスト高になるという問題があった。また、切削で製作した場合も長時間の加工時間がかかるため、コスト高になるという問題があった。

本発明は上記の問題に鑑み、従来の画像形成装置に備わる定着装置が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり、安価に製造でき、分離補助部材に定着ベルトの張力がかかっても分離補助部材がほぼ真直を保つことができ、安定した分離性能と画質品質を実現できる定着装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、表面に弾性層を有する定着ローラと、内部に熱源を有する加熱ローラと、定着ローラ及び加熱ローラに張架された無端状の定着ベルトと、定着ローラに対向して配置され、定着ベルトを介して定着ローラに圧接して定着圧接部を形成する加圧ローラと、定着ベルトの内部であって、定着圧接部の定着ベルトの回転方向下流に、定着圧接部の近傍における定着ベルトの曲率半径を小さくするように配置され、定着ベルトの内周に接触する面の長手方向中央部が長手方向端部に対して凸となるように、冷間圧延鋼板をプレス加工して形成される分離補助部材と、を備える定着装置を提供する。

本発明によれば、安価に製造でき、分離補助部材に定着ベルトの張力がかかっても分離補助部材がほぼ真直を保つことができ、安定した分離性能と画質品質を実現できる定着装置を提供することができる。

定着装置の概略構成図である。 分離補助部材の外観斜視図である。 分離補助部材の部分拡大図である。 分離補助部材の側面図である。 分離補助部材の図４における底面図である。 摺動シートを装着した分離補助部材の正面図である。 摺動シートを装着した分離補助部材の背面図である。 摺動シート表面の拡大図である。 画像形成装置の構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る定着装置及び画像形成装置について図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態の定着装置１００の概略構成図である。図１に示すように、定着装置１００は、定着ローラ１１と、第１ニップ形成部材である定着部材（以下、定着ベルト１２という。）と、第２ニップ形成部材である加圧部材（以下、加圧ローラ１３という。）と、分離補助部材１６と、分離手段１９と、分離爪１８と、を備える。

定着ローラ１１は、金属の芯金に弾性層としてシリコンゴムを有したものである。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、発泡のシリコンゴムを用いることもある。

定着ベルト１２は、定着ローラ１１及び加熱ローラ１４に一定のテンションで架け渡される。

定着ベルト１２は、無端状のベルトであり、断面構造としては、例えばニッケル、ステンレス、ポリイミドなどの基材にシリコンゴム層などの弾性層を形成した２層構造となっている。

加圧ローラ１３、定着ベルト１２を介して定着ローラ１１に対向して配置され、定着ベルト１２に回転自在に圧接して定着圧接部Ｎを形成する。

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層が設けられた円筒形状のローラである。また、加圧脱圧手段により加圧ローラ１３を定着ベルト１２側へ移動させて加圧すること、及び定着ベルト１２から引き離す方向に移動させて脱圧することが可能である。

定着装置１００が駆動するときにはこの加圧脱圧手段により加圧ローラ１３の定着ベルト１２への押し当てが一定の圧力で定着ベルト１２の方向へ押されることにより行われる。

本実施形態では、加圧部材として、図４に示す加圧ローラ１３（ローラタイプ）の形態を示したが、加圧部材はこれに限定されるものではなく、２つのローラに架け渡された無端ベルト状の加圧部材（ベルトタイプ）としてもよい。

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、外部からの加熱であってもよい。

分離補助部材１６は、定着ベルト１２の内側であって、定着圧接部Ｎの回転方向下流の近傍に配置され、金属製の母体の表面がフッ素系のコーティング又はフッ素系のシートによって被覆され、定着圧接部Ｎの直後において定着ベルト１２の曲率半径を小さくさせる。従って、定着ベルト１２の曲率が大きくなり、シートの分離性能が向上する。

分離手段１９は、定着圧接部Ｎのシート排出側に、先端が定着ベルト１２との微小ギャップＭを保持するように配置される。

分離爪１８は、定着圧接部Ｎのシート排出側に、加圧ローラ１３へのシートＰの巻き付きを防止するように配置される。

定着装置１００の駆動の際には、例えば定着ローラ１１の図中時計回り方向の回転駆動により定着ベルト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３では時計回り方向）に回転する。

通紙の際には加圧ローラ１３が加圧されて定着圧接部Ｎを形成し、待機時においては、加圧ローラ１３が定着ベルト１２から離間している。

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などの温度検知部によって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。

定着装置１００では、定着ベルト１２、加圧ローラ１３が回転駆動された状態において、定着ベルト１２の表面は所定の温度まで加熱されており、定着圧接部Ｎに未定着トナーＴが形成されたシートＰが通され（図１においては、右側から左側方向への通紙）、定着圧接部Ｎにおける加圧及び加熱により未定着トナーをシートＰ上に熱融着させて定着を行う。

ついで、トナーが定着されたシートＰは定着ニップ部Ｎから排出される。定着ニップ部Ｎ下流の定着ベルト１２内部に配置された分離補助部材によって形成される定着ベルトの曲率半径により、シートＰの先端は前述した微小ギャップＭ以上の距離だけ定着ベルトより離れ、シートＰは定着ベルト１２から分離される。

図２は、分離補助部材１６の外観斜視図である。図３は、分離補助部材１６の部分拡大図である。図２及び図３に示すように、分離補助部材１６の材料は鋼板によって形成され、両端は定着ベルト１２の端部に配置される寄り止めを避けるように、定着ベルト１２との摺擦面と対向する面の方向に曲げられており、絞り加工されている。

鋼板は、冷間圧延鋼板を用いることができる。冷間圧延鋼板は、鋼板を加熱せずに圧延することにより製造される。冷間圧延鋼板には、例えば、鉄又は鉄の合金を冷間圧延した鋼板、鉄又は鉄の合金を冷間圧延し、亜鉛、錫、クロム、ニッケルなどによりメッキ処理を施した鋼板、ステンレス冷間圧延鋼板などが含まれるがこれらに限られるものではない。冷間圧延鋼板は表面が美しく、寸法精度が高いため、分離補助部材１６の形成に適している。

絞り形状の曲げ元は、剛性を高めるために曲げの三辺以上の辺が交わる様な隅形状１６ｃとなっている。

図４は、分離補助部材１６の側面図である。図４に示すように、先端１６ｄは板金の板厚に対して徐々に細くなる様な形状をしている。分離補助部材１６の定着ベルト１２との摺擦面の端部であるエッジは半径１〜３ｍｍのＲ、すなわち曲面を有するように形成される。この局面は絞り加工によって形成されることが望ましい。

図５は、分離補助部材１６の図４における底面図である。図５に示すように、分離補助部材１６は、定着ベルト１２に接触する先端部が、分離補助部材１６の長手方向中央において長手方向両端部より、より好ましくは０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ、定着ベルト１２への接触方向に向かって凸となるように形成される。

すなわち、分離補助部材１６は、定着ベルト１２の内周に接触する面の長手方向中央部が長手方向端部に対して凸となるように形成される。分離補助部材１６は、定着ベルト１２の張力によって弾性変形した場合にほぼ真直になるように定着ベルト１２への接触方向に向かって凸となるように形成される。

従って、張架された定着ベルト１２による荷重が掛かった際に分離補助部材１６がほぼ真直となる。

分離補助部材１６のこのような形状はプレス加工によって形成されることがコストの面において望ましい。プレス加工には、２個以上の対をなす工具によって力を加えて所要の形状や寸法に切断あるいは成形することが含まれる。プレス加工には、例えばせん断加工、絞り加工、曲げ加工および鍛造加工、引張り成形、回転成形、ゴムおよび液圧成形、高エネルギー高速成形、エンボッシング、圧印加工などが含まれるがこれらに限られるものではない。分離補助部材１６は、冷間圧延鋼板がプレス加工された後に、メッキ処理される。分離補助部材１６はメッキ処理された冷間圧延鋼板をプレス加工してもよい。冷間圧延鋼板がステンレス圧延鋼板の場合は、防錆のためのメッキ処理は施さなくてもよい。メッキ処理としては、例えば亜鉛、錫、クロム、ニッケルなどによるメッキ処理を施すことができる。

図６は、摺動シート１７を装着した分離補助部材１６の正面図である。図７は、摺動シート１７を装着した分離補助部材１６の背面図である。図６及び図７に示すように、分離補助部材１６は、定着ベルト１２の内面との摺動抵抗を低下させて摺動性を良くする繊維状の摺動シート１７が分離補助部材１６の定着ベルト１２に接触する面に対向する面において二枚重ねになるように巻かれる。摺動シート１７は、固定板金２０によって分離補助部材１６によっておさえられ、ネジ山に熱硬化タイプの接着剤付きのネジ２１によって分離補助部材１６に固定される。

図８は、摺動シート１７表面の拡大図である。図８に示すように、繊維状の摺動シート１７の織密度は、定着ベルト１２の回転方向の摩擦係数を低くするために定着ベルト１２の回転方向の織密度１７ａがベルト回転方向直角方向の織密度１７ｂより大きくなるように形成される。

また、繊維状の摺動シート１７は、繊維そのものが熱によって収縮してしまう特性を持つため、繊維をあらかじめ１８０℃以上の焼成処理を３０分以上行ってから必要な形状に加工したものを使用している。

ここで、摺動シート１７の代わりに、耐久性では劣るものの分離補助部材１６の表面をフッ素系のコーティングを施しても同様の摩擦係数低減効果がある。

図９は、画像形成装置２００の構成を示す図である。図９に示すように、画像形成装置２００はタンデム型のカラー複写機であってもよい。

画像形成装置２００は、装置本体中央部に位置する画像形成部２００Ａと、該画像形成部２００Ａの下方に位置する給紙部２００Ｂと、画像形成部２００Ａの上方に位置する画像読取部を備え、画像形成部２００Ａに前述した定着装置１００を有する。

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いる。各感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋ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、感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋと対峙位置において同方向に移動可能に構成される。また、従動ローラの１つであるローラ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。

画像形成に当たって、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、この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あり、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、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。

定着ベルト１２、加圧ローラ１３にはオイル塗布装置によりそれぞれ適当量のオイルが塗布されており、また必要に応じて定着ニップ部Ｎの出側に配置された分離爪１８、分離手段１９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。

以上述べたように、本実施形態においては、分離補助部材１６は定着ベルト１２の張力によって弾性変形した場合にほぼ真直になるように定着ベルト１２への接触方向に向かって凸となるように形成される。

従って、定着装置１００を有する画像形成装置２００により、より高度な定着分離機能が得られ、さまざまな紙種・画像への対応が可能となるという効果がある。

以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の定着装置及び画像形成装置は上記実施形態の構成に限定されるものでない。

当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の定着装置及び画像形成装置を適宜改変することができる。このような改変によってもなお本発明の定着装置及び画像形成装置の構成を具備する限り、もちろん、本発明の範疇に含まれるものである。

１１：定着ローラ
１２：定着ベルト
１３：加圧ローラ
１４：加熱ローラ
１６：分離補助部材
１７：摺動シート
２０：固定板金

特開２００８−１３４３５６号公報

Claims (8)

1. 表面に弾性層を有する定着ローラと、
   内部に熱源を有する加熱ローラと、
   前記定着ローラ及び前記加熱ローラに張架された無端状の定着ベルトと、
   前記定着ローラに対向して配置され、前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接して定着圧接部を形成する加圧ローラと、
   前記定着ベルトの内部であって、前記定着圧接部の前記定着ベルトの回転方向下流に、前記定着圧接部の近傍における前記定着ベルトの曲率半径を小さくするように配置され、前記定着ベルトの内周に接触する面の長手方向中央部が長手方向端部に対して凸となるように、冷間圧延鋼板をプレス加工して形成される分離補助部材と、
   を備える定着装置。
2. 前記分離補助部材は、
   メッキ処理されている請求項１に記載の定着装置。
3. 前記分離補助部材は、
   前記定着ベルトの内周に接触する面の長手方向中央部が長手方向端部に対して０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの凸となるように形成される請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 前記分離補助部材は、
   前記定着ベルトに接触する面に摺動抵抗を低下させる繊維状の摺動シートを備える請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記摺動シートは、
   前記定着ベルトの回転方向の織密度がベルト回転方向直角方向の織密度より大きくなるように形成される請求項４に記載の定着装置。
6. 前記摺動シートは、
   繊維が１８０℃以上の焼成処理がされた後に形成される請求項５に記載の定着装置。
7. 前記分離補助部材は、
   前記定着ベルトとの摺擦面の端部が前記摺擦面と対向する面の方向に曲げられている請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の定着装置を備える画像形成装置。
   

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