JP2016139101A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加圧ベルト端部に変形や損傷を生じさせることなく加圧ベルトの蛇行を抑える構造を備えた定着装置等を提供する。【解決手段】回転駆動される加熱ロール２１１を有する加熱体２１０、および、加熱ロール２１１に接触して回転する加圧ベルト２２１と、加圧ベルト内側の、加熱ロール２１１と対向する位置に配置され、加圧ベルト２２１内面に接触して加圧ベルト２２１を加熱ロール２１１との間に挟む支持部材２２２と、加圧ベルト２２１の内側に配置されて加圧ベルト２１０内面に接し、加圧ベルト２２１の走行位置をクラウン効果により中央に寄せる効果付与ロール２２３とを有する加圧体２２０を備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

特許文献１には、ベルト端部に、ベルト内周面に対向するテーパ状外周部を有する蛇行防止部材を設けることが開示されている。

特許文献２には、ベルトの寄りに応じて弾性変形する樹脂モールド製のガイド部材を設けてベルトの寄りを規制することが開示されている。

特開２０１４−１５３５１２号公報 特開２００３−２９５６４９号公報

本発明は、加圧ベルト端部に変形や損傷を生じさせることなく加圧ベルトの蛇行を抑える構造を備えた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。

請求項１は、
トナー像を保持して搬送されてきた用紙に熱と圧力を加えて該トナー像を該用紙上に定着する定着装置であって、
回転移動動する回転体と、
前記回転体に接触して回転する無端状のベルトと、
前記ベルト内側の、前記回転体と対向する位置に配置され、該ベルト内面に接触して該ベルトを該回転体との間に挟む挟み部材と、
前記回転体と前記ベルトとの接触領域を加熱する加熱体と、
前記ベルトの内側に配置されてベルト内面に接触し、該ベルトの走行位置を当該ベルトの回転軸方向の中央付近と端部付近との周速差を生じさせ、当該ベルトを回転軸方向の中央に寄るるように移動させる移動部材とを有する加圧体を備えたことを特徴とする定着装置である。

請求項２は、前記移動部材が、ロール形状の部材であることを特徴とする請求項１記載の定着装置である。

請求項３は、
前記ベルトが、前記回転体の回転に従動して回転するベルトであって、
前記ベルト内面と前記移動部材との間の摺動抵抗が該ベルトと前記回転体との間の摺動抵抗よりも小さくなるように調整されていることを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置である。

請求項４は、
前記ベルトが、前記移動部材から駆動力を受けて回転するベルトであって、
前記ベルト内面と前記移動部材との間の摺動抵抗が該ベルトと前記回転体との間の摺動抵抗よりも大きくなるように調整されていることを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置である。

請求項５は、前記ベルトの回転時の周速と、前記回転体の回転時の周速とが同一となるように、前記ベルトの回転時の周速が設定されていることを特徴とする請求項1又は請求項2又は請求項4記載の定着装置である。

請求項６は、請求項１から５のうちいずれか１項記載の定着装置を備え、用紙上にトナー像を形成して該用紙を前記接触領域を通過させることにより、該用紙上に定着トナー像からなる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の定着装置および請求項６の画像形成装置によれば、ベルト端部に変形や損傷を生じさせることなくベルトの蛇行が抑えられる。

請求項２の定着装置によれば、固定された移動部材を備えた場合と比べ、ベルトの回転が円滑化される。

請求項３，４の定着装置によれば、摺動抵抗の大小が逆の場合と比べ、ベルトが円滑に回転する。
請求項５の定着装置によれば、ベルトの回転時の周速と、回転体の回転時の周速との間に差がある場合と比べ、安定した用紙の搬送状態を得ることができる。

本発明の画像形成装置の一実施形態であるプリンタの内部構成図である。 効果付与ロールを例示した図である。 効果付与ロールの別例を２例示した図である。 効果付与ロールの、さらに異なる２例を示した図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態であるプリンタの内部構成図である。このプリンタ１００には、本発明の一実施形態としての定着装置が備えられている。

このプリンタ１００の下部には引出し式の用紙トレイ１１０が備えられており、その用紙トレイ１１０には、プリントに使用される使用前の用紙Ｐが、積み重ねられた状態に収容されている。この用紙トレイ１１０内の用紙Ｐは、画像プリントにあたり、ピックアップロール１５１により１枚ずつ取り出され、搬送ロール１５２により搬送される。用紙搬送についての詳細は後述する。

また、このプリンタ１００には、４基の画像形成エンジン１３０が搭載されている。これら４基の画像形成エンジン１３０は、カートリッジ式に構成されていて、個々に着脱自在となっている。各々の画像形成エンジン１３０には、各画像形成エンジン１３０Ｙ，１３０Ｍ，１３０Ｃ，１３０Ｋごとにそれぞれ色が異なる各単色のトナーが収容されていて、各画像形成エンジン１３０では、その単色のトナーを用いての単色のトナー像が形成される。

ここで、画像形成エンジン１３０についてトナーの色を表わすときは、画像形成エンジンを表わす符号'１３０'にさらにトナーの色を表わす符号である、'Ｙ'（イエロー），'Ｍ'（マゼンタ），'Ｃ'（シアン），'Ｋ'（黒）を付して示す。

本実施形態では、各画像形成エンジン１３０は全て同一の構成となっている。各画像形成エンジン１３０は、矢印ａ方向に回転する感光体１３１と、その回りに配置された帯電器１３２、露光器１３３、現像器１３４、およびクリーナ１３５を備えている。

帯電器１３２は、感光体１３１の表面を一様に帯電する。

露光器１３３は、画像データに基づいて変調された露光光を感光体１３１に照射して、感光体１３１上に静電潜像を形成する。各画像エンジン１３０には、その画像形成エンジン１３０が分担する色トナーで形成される単色の画像を表わす画像データが入力されて、露光器１３３からはその単色の画像を表わす画像データで変調された露光光が照射され、感光体１３１上には、その単色の画像をに対応する静電潜像が形成される。

現像器１３４は、感光体１３１上の静電潜像をトナーで現像して感光体１３１上に単色のトナー像を形成する。この現像器１３４には、トナーカートリッジ１３４ａが備えられている。このトナーカートリッジ１３４ａには、その現像器１３４ごとの単色のトナーが収容されている。トナーカートリッジ１３４ａ内のトナーは現像器１３４内に供給されてトナー像の形成に使用される。このトナーカートリッジ１３４ａは単独で交換自在となっており、トナーが空になると新たなトナーカートリッジ１３４ａに交換される。

画像形成エンジン１３０の上部には、中間転写ユニット１６０が配置されている。この中間転写ユニット１６０には、無端の中間転写ベルト１６１と、その中間転写ベルト１６１を支持する複数の支持ロール１６２と、４基の１次転写ロール１６３と、クリーナ１６４とが備えられている。

中間転写ベルト１６１は、複数の支持ロール１６２に支持され、４基の画像形成エンジン１３０に沿う移動経路を通って矢印ｂ方向に循環移動する。

４基の１次転写ロール１６３は、中間転写ベルト１６１を間に挟んで各画像形成エンジン１３０の感光体１３１と対向する位置に配置されていて、感光体１３１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１６１上に転写する役割を担っている。

４基の画像形成エンジン１３０のそれぞれに備えられている感光体１３１上に形成されたトナー像は、各１次転写ロール１６３の作用により、矢印ｂ方向に移動する中間転写ベルト１６１上に順次重なるように転写される。

感光体１３１は、トナー像の転写後において、クリーナ１３５により、その表面に残存するトナー等が取り除かれる。

また、各画像形成エンジン１３０には、メモリ１３６が備えられている。このメモリ１３６には、その画像形成エンジン１３０で使われているトナーの色や、使用開始からの累積使用時間など、その画像形成エンジン１３０に関する様々な情報が記録されている。この画像形成エンジン１３０がプリンタ１００に装着されると、プリンタ１００によりそのメモリ１３６の内容が読み出され、また必要に応じてそのメモリ１３６の内容が書き換えられる。

中間転写ベルト１６１上に順次重なるように転写されたトナー像は、２次転写ロール１７０の作用により、その位置にタイミングを合わせて搬送されてきた用紙Ｐ上に転写される。トナー像の転写を受けた用紙Ｐは、定着器２００による加熱および加圧を受けて、その用紙Ｐ上に定着トナー像からなる画像がプリントされ、排紙ロール１５３により排紙トレイ１４０上に排出される。

一方、中間転写ベルト１６１は、トナー像転写後において、クリーナ１６４により、その表面に残存するトナー等が取り除かれる。

次に、プリントにあたっての用紙の搬送経路について説明する。

プリントにあたっては、ピックアップロール１５１により用紙トレイ１１０から用紙Ｐが取り出され、搬送ロール１５２により、用紙先端がタイミング調整ロール１５４に到達するまで矢印ｃ方向に搬送される。その後、その用紙Ｐは、中間転写ベルト１６１上に転写されたトナー像が２次転写ロール１７０の位置に到達するのにタイミングを合わせてその同じ位置に到達するようにタイミング調整ロール１５４により送り出され、２次転写ロール１７０の作用によりトナー像の転写を受ける。そのトナー像が転写された用紙Ｐは、さらに矢印ｄ方向に搬送され、定着器２００によりトナー像の定着を受けて、排紙ロール１５３により排紙トレイ１４０上に排出される。

用紙Ｐの両面に画像をプリントする両面プリントを行なう際は、第１面のみプリントされた用紙Ｐが排紙ロール１５３により排紙トレイ１４０上に途中まで排出され、次に排紙ロール１５３が逆回転して、途中まで排出された用紙Ｐが再びプリンタ１００内に引き込まれる。

プリンタ１００内に引き込まれた用紙Ｐは、搬送ロール１５６により矢印ｅ方向に搬送され、さらに搬送ロール１５２により搬送されて、その先端がタイミング調整ロール１５４に到達する。その後のプロセスは第１面のプリントの際と同様であり、第２面にプリントが行なわれた用紙Ｐが排紙トレイ１４０上に排出される。

このプリンタ１００の制御部１９０は、このプリンタ１００の全体の制御を担っている。

次に定着器２００の構成について説明する。

この定着器２００は、上述の通り、２次転写ロール１７０の作用により転写されたトナー像を保持して搬送されてきた用紙Ｐに熱と圧力を加えてトナー像を用紙上に定着する装置である。この定着器２００は、本発明にいう定着装置の一例に相当する。

この定着器２００には、加熱体２１０と加圧体２２０とを備えている。

加熱体２１０には、加熱ロール２１１と、その加熱ロール２１１の内部に配置されてその加熱ロール２１１を熱する熱源２１２とを有する。加熱ロール２１１は、矢印Ｒ方向に回転駆動されるロールである。

また、加圧体２２０は、加圧ベルト２２１と、支持部材２２２と、効果付与ロール２２３とを備えている。

加圧ベルト２２１は、加熱ロール２１１に接触して加熱ロール２１１から回転駆動力を受けて従動回転する無端状のベルトである。

また、支持部材２２２は、加圧ベルト２２１の内側の、加熱ロール２１１と対向する位置に配置され、加圧ベルト２２１の内面に接して加圧ベルト２２１を加熱ロール２１１との間に挟んでいる。この支持部材２２２は、加圧ベルト２２１を必要なニップ領域によって加熱ロール２１１に押し当てるために、加圧ベルト２２１の内面に接触する支持面が、全体として凹形の非円弧形状となっている。

また、効果付与ロール２２３は、これも支持部材２２２と同様、加圧ベルト２２１の内側に配置されて加圧ベルト２２１の内面に接触している。

この効果付与ロール２２３は、加圧ベルト２２１が軸方向（図１の紙面に垂直な方向）の一方に寄り過ぎてしまわないように、効果付与ロールの外形形状による作用により、加圧ベルト２２１を軸方向中央に寄せる役割を担っている。

本実施形態の場合、この効果付与ロール２２３を備えたことで、加圧ベルト２２１が軸方向一方に寄って、不図示の、加圧ベルト２２１の軸方向端縁を支持する部材に強く突き当たって加圧ベルト２２１の軸方向端縁部が変形あるいは破損してしまうことを防止する。

図２は、効果付与ロールを例示した図である。

図２の左右方向が図１の紙面に垂直な軸方向に相当する。

図２には、効果付与ロールが、図２（Ａ）と図２（Ｂ）の２例示されている。

これら図２（Ａ），図２（Ｂ）のクラウン効果付与ロールは、いずれも、軸方向中央がロールの最大径になっており、ロールの両端に向けてロール径が小さくなるように形成された、いわゆるクラウン型のロールである。図２（Ａ）は、中央から両側に向かってロール径が直線的に減少しており、図２（Ｂ）は、中央から両端に向かってロール径が滑らかな曲線状に減少している。

この図２に例示するようなクラウン型のロールを加圧ベルト２２１の内面に接触させると、加圧ベルト２２１の中央付近と端部付近との周速差が発生するため、クラウン効果により、加圧ベルト２２１を軸方向中央に寄せる力が作用し、加圧ベルト２２１が軸方向一方向に大きく寄ってしまうことを抑制することができる。

図３は、効果付与ロールの別例を２例示した図である。

図３（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ、図２（Ａ），（Ｂ）のロールの中央部と両端部を残して途中を取り除いた形状を有する。ただし、中央部と両端部は、軸に固定されていて各々が独立には回転しない。

クラウン効果を得るには、加圧ベルト２２１の、軸方向中央部と両端部との間で周速差を生じさせればよく、この図３（Ａ），（Ｂ）に示すような、途中を取り除いた形状であってもよい。

図４は、効果付与ロールの、さらに異なる２例を示した図である。

図４（Ａ），（Ｂ）は、いずれも、同一形状のコロ２２３ａが３つ並んでいる例である。ただし、これら３つのコロ２２３ａは、全体として、加圧ベルト２２１の軸方向中央寄りに設けられている。これらのコロ２２３ａは軸に固定されていて、各々のコロ２２３ａは独立には回転しない。隣接するコロ２２３ａは同じ形状なので、それらのコロ２２３ａ同士の間では加圧ベルト２２１を中央に寄せる力は働かない。ただし、全体として加圧ベルト２２１の軸方向中央と両端部の間で周速差を生じさせることができるため、クラウン効果を得ることができる。

このように、この図４（Ａ），（Ｂ）に示す形状のロールを採用したときも、加圧ベルト２２１をクラウン効果により軸方向中央に寄せることができる。

図１に示す定着器２００は、加圧ベルト２２１は加熱ロール２１０から回転駆動力を受けて従動回転するベルトである。このため、効果付与ロール２２３は、加圧ベルト２２１内面と効果付与ロール２２３との間の摺動抵抗が加圧ベルト２２１と加熱ロール２１１との間の摺動抵抗よりも小さくなるように調整されている。このように調整されていることから、加圧ベルト２２１は、加熱ロール２１１からの回転駆動力を受けて円滑に従動回転する。

ここで、図１に示す定着器２００の説明では、加圧体２２０が効果付与ロール２２３を備えている旨、説明したが、加圧ベルト２２１にクラウン効果を与えて中央に寄せるには、必ずしも効果付与ロール２２３というロール形状の部材である必要はない。例えば、加圧ベルト２２１の内面に接触する部分が図２〜図４のいずれかに示す形状に形成された固定の部材であって、加圧ベルト２２１がその部材に摺擦しながら回転する構造であってもよい。

また、図１を参照した説明では、加圧ベルト２２１は加熱ロール２１１から回転駆動力を受けて従動回転するベルトである旨、説明したが、効果付与ロール２２３から加圧ベルト２２１に回転駆動力を与える構成としてもよい。ただし、その場合は、加圧ベルト２２１内面と効果付与ロール２２３との間の摺動抵抗が加圧ベルト２２１と加熱ロール２１１との間の摺動抵抗よりも大きくなるように調整されている必要がある。

摺動抵抗をこのように調整しておくことで、加圧ベルト２２１に効果付与ロール２２３から回転駆動力を与えることができる。

なお、加圧ベルト２２１に効果付与ロール２２３から回転駆動力を与えてもよい旨、説明したが、効果付与ロール２２３というロール形状以外にも、加圧ベルト２２１の内側に、例えばベルト状の駆動装置を備え、そのベルト状の駆動装置の、加圧ベルト２２１の内面に接する部分の形状の工夫により、クラウン効果を付与してもよい。

ここでは、図１に示すプリンタ１００に本発明を適用した例について説明したが、本発明は、トナー像を保持して搬送されてきた用紙に熱と圧力を加えてトナー像を用紙上に定着する定着器を必要とするプリンタやコピー機等、様々な形態の画像形成装置に通用することができる。

１００ プリンタ
１４０ 排紙トレイ
２００ 定着器
２１０ 加熱体
２１１ 加熱ロール
２２０ 加圧体
２２１ 加圧ベルト
２２２ 支持部材
２２３ 効果付与ロール

Claims (6)

1. トナー像を保持して搬送されてきた用紙に熱と圧力を加えて該トナー像を該用紙上に定着する定着装置であって、
   回転移動する回転体と、
   前記回転体に接触して回転する無端状のベルトと、
   前記ベルト内側の、前記回転体と対向する位置に配置され、該ベルト内面に接触して該ベルトを該回転体との間に挟む挟み部材と、
   前記回転体と前記ベルトとの接触領域を加熱する加熱体と、
   前記ベルトの内側に配置されて該ベルト内面に接触し、当該ベルトの回転軸方向の中央付近と端部付近との周速差を生じさせ、当該ベルトを回転軸方向の中央に寄るように移動させる移動部材とを有する加圧体を備えたことを特徴とする定着装置。
2. 前記移動部材が、ロール形状の部材であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記ベルトが、前記回転体の回転に従動して回転するベルトであって、
   前記ベルト内面と前記移動部材との間の摺動抵抗が該ベルトと前記回転体との間の摺動抵抗よりも小さくなるように調整されていることを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。
4. 前記ベルトが、前記移動部材から駆動力を受けて回転するベルトであって、
   前記ベルト内面と前記移動部材との間の摺動抵抗が該ベルトと前記回転体との間の摺動抵抗よりも大きくなるように調整されていることを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。
5. 前記ベルトの回転時の周速と、前記回転体の回転時の周速とが同一となるように、前記ベルトの回転時の周速が設定されていることを特徴とする請求項1又は請求項2又は請求項4記載の定着装置。
6. 請求項１から５のうちいずれか１項記載の定着装置を備え、用紙上にトナー像を形成して該用紙を前記接触領域を通過させることにより、該用紙上に定着トナー像からなる画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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