JP2017021068A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】定着処理に起因して生じる記録材のしわを低減する。
【解決手段】(A)に示すように、上流側押圧部材641、下流側押圧部材642の各々は、ベルト部材の幅方向であるベルト幅方向に延びるように設けられている。さらに、下流側押圧部材642については、ベルト幅方向における中央部642Cが、ベルト回転方向における上流側に向かって凸となるように変形した状態で設置されている。下流側押圧部材642は、自然状態においては直方体状の部材であり、下流側押圧部材642を変形させたうえで、パッド支持部材643へ下流側押圧部材642を取り付けている。
【選択図】図3

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、加熱定着ローラと、エンドレスベルトと、エンドレスベルトの内側に配置された圧力部材とを備えた定着装置が開示されている。
特開2001−356625号公報
記録材に対して画像を定着する定着装置では、例えば、2つの部材が互いに圧接配置された箇所に対して記録材を搬送し、記録材に圧力を加えて、画像の定着を行う。ここで、このように記録材に圧力を加えると、記録材にしわが生じることがある。
本発明の目的は、定着処理に起因して生じる記録材のしわを低減することにある。
請求項1に記載の発明は、予め定められた回転方向へ回転し周回移動を行うベルト部材と、前記ベルト部材の外周面に押し当てられ、画像が形成された記録材の加圧を行う加圧部材と、前記ベルト部材の内側にて、ベルト回転方向と交差する方向であるベルト幅方向に延び、ベルト幅方向における中央部がベルト回転方向における上流側に向かって凸となるように変形した状態で設置され、当該ベルト部材を介して前記加圧部材を押圧する押圧部材と、を備える定着装置である。
請求項2に記載の発明は、前記押圧部材は、前記ベルト部材を介して前記加圧部材を押圧する押圧面を有し、前記押圧面は、ベルト回転方向における下流側に位置しベルト幅方向に延びる下流側辺と、ベルト回転方向における上流側に位置しベルト幅方向に延びる上流側辺とを有し、前記押圧部材の前記変形によって、当該押圧部材のうちの前記下流側辺に沿った部位の方が、前記上流側部位に沿った部位よりも圧縮さ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、前記押圧部材は、前記ベルト部材を介して前記加圧部材を押圧する押圧面を有し、前記押圧面は、ベルト回転方向における下流側に位置しベルト幅方向に延びる下流側辺と、ベルト回転方向における上流側に位置しベルト幅方向に延びる上流側辺とを有し、前記加圧部材、前記ベルト部材から前記押圧部材を離間させた状態において、前記下流側辺のベルト幅方向における中央部の方が、前記上流側辺のベルト幅方向における中央部よりも当該加圧部材側に位置する請求項1に記載の定着装置である。
請求項4に記載の発明は、前記加圧部材、前記ベルト部材から前記押圧部材を離間させた状態において、前記押圧面のうちのベルト幅方向における中央部に位置する部位の方が、当該押圧面のうちのベルト幅方向における両端部に位置する部位よりも当該加圧部材側に位置する請求項2又は3に記載の定着装置である。
請求項5に記載の発明は、記録材へ画像形成を行う画像形成手段と、予め定められた回転方向へ回転し周回移動を行うベルト部材と、前記ベルト部材の外周面に押し当てられ、前記画像形成手段により画像が形成された記録材の加圧を行う加圧部材と、前記ベルト部材の内側にて、ベルト回転方向と交差する方向であるベルト幅方向に延び、ベルト幅方向における中央部がベルト回転方向における上流側に向かって凸となるように変形した状態で設置され、当該ベルト部材を介して前記加圧部材を押圧する押圧部材と、を備える画像形成装置である。
請求項1の発明によれば、押圧部材がベルト幅方向に沿って直線状に設けられている場合に比べ、定着処理に起因して生じる記録材のしわを低減することができる。
請求項2の発明によれば、ベルト部材の外周面と加圧部材との接触部における圧力であってベルト回転方向下流側における圧力を、複数の押圧部材を用いずに、1つの押圧部材で、増加させられるようになる。
請求項3の発明によれば、下流側辺のベルト幅方向における中央部の位置と、上流側辺のベルト幅方向における中央部の位置とが揃っている場合に比べ、定着処理に起因して生じる記録材のしわをさらに低減できる。
請求項4の発明によれば、押圧面のうちのベルト幅方向における中央部に位置する部位の位置と、押圧面のうちのベルト幅方向における両端部に位置する部位の位置とが揃っている場合に比べ、定着画像の質を向上させることができる。
請求項5の発明によれば、押圧部材がベルト幅方向に沿って直線状に設けられている場合に比べ、定着処理に起因して生じる記録材のしわを低減することができる。
本実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。 定着装置の拡大図である。 (A)、(B)、(C)は、上流側押圧部材、下流側押圧部材を説明する図である。 下流側押圧部材を用紙が通過する際の用紙の挙動を示した図である。 (A)、(B)、(C)は、下流側押圧部材の他の配置例を示した図である。 下流側押圧部材の他の配置例を示した図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置10の構成を示す図である。
画像形成装置10には、筐体11が設けられている。筐体11の内部には、記録材の一例である用紙を収容する収容容器12、用紙への画像形成を行う画像形成手段の一例としての画像形成部14が設けられている。
また、筐体11の内部には、収容容器12から画像形成部14へ用紙を搬送する用紙搬送機構16、画像形成装置10の各部の動作を制御する制御部20が設けられている。
また、筐体11の上部には、画像が形成された用紙が積載される用紙積載部(不図示)が設けられている。
画像形成部14には、図中反時計回り方向に回転を行う感光体ドラム32が設けられている。さらに、図中時計回り方向に回転を行い、感光体ドラム32により保持されたトナー像を用紙に転写する転写ロール26が設けられている。
さらに、感光体ドラム32の周囲には、感光体ドラム32を帯電させる帯電ロール23が設けられている。さらに、制御部20からの画像データに基づき、感光体ドラム32を露光し、感光体ドラム32に静電潜像を形成する露光装置36が設けられている。
さらに、露光装置36によって形成された静電潜像を現像し、感光体ドラム32上にトナー像を形成する現像装置38が設けられている。
用紙搬送機構16には、用紙が通過していく経路である用紙通過経路48が設けられている。さらに、用紙搬送機構16には、用紙通過経路48の脇に、用紙の搬送を行う搬送ロール50が設けられている。なお、図1では、一組の搬送ロール50しか表示していないが、搬送ロール50は複数組、設けられている。
また、感光体ドラム32と転写ロール26とによって形成される転写部35Tよりも図中上方には(転写部35Tよりも用紙の搬送方向下流側には)、用紙に転写されたトナー像を、この用紙に定着する定着装置60が設けられている。さらに、定着装置60の図中上方には、トナー像が定着された用紙を、用紙積載部(不図示)へ搬送する搬送ロール52が設けられている。
本実施形態の画像形成装置10では、まず、収容容器12に収容されている用紙のうちの最上位の用紙が送り出しロール13によって、用紙通過経路48上に送り出される。次いで、用紙通過経路48上に設けられた搬送ロール50によって、この用紙は、転写部35Tまで搬送される。
一方、画像形成部14では、帯電ロール23による感光体ドラム32の帯電、露光装置36による感光体ドラム32の露光が行われ、感光体ドラム32上には、静電潜像が形成される。次いで、現像装置38によって、静電潜像が現像され、感光体ドラム32上には、トナー像が形成される。
そして、このトナー像は、転写ロール26によって、転写部35Tにて、用紙へ転写される。その後、この用紙は、定着装置60へ搬送され、定着装置60では、用紙への加熱処理および加圧処理が行われる。そして、定着装置60を通過した用紙は、不図示の用紙積載部に積載される。
定着装置60の構成を説明する。
本実施形態の定着装置60には、図1に示すように、用紙へのトナー像の定着に用いられる定着ベルトモジュール64が設けられている。
この定着ベルトモジュール64には、図中矢印1Aに示す方向へ回転し、周回移動を行うベルト部材64Aが設けられている。
さらに、定着装置60には、加圧部材の一例としての加圧ロール65が設けられている。
加圧ロール65は、定着ベルトモジュール64に設けられたベルト部材64Aの外周面に押し当てられ、画像が形成された用紙の加圧を行う。
加圧ロール65には、アルミニウム等の金属材料により形成された円筒部材65Aが設けられている。また、円筒部材65Aの内部に、ハロゲンランプ等の加熱源65Bが設けられている。
本実施形態では、定着ベルトモジュール64と加圧ロール65とが接触している部分であるニップ部Nに対して、用紙が供給され、この用紙は、このニップ部Nにて、定着ベルトモジュール64と加圧ロール65とにより押圧される。これにより、用紙上のトナー像が加圧、加熱され、用紙上へのトナー像の定着が行われる。
なお、本実施形態では、加圧ロール65が不図示のモータにより回転し、定着ベルトモジュール64のベルト部材64Aが、加圧ロール65に従動して回転する。
本実施形態の加圧ロール65では、円筒部材65Aの周囲に、厚みを有した弾性層が設けられておらず、これにより、定着ベルトモジュール64と加圧ロール65との接触部(ニップ部N)における温度が、弾性層が設けられている場合に比べ、速やかに上昇する。
その一方で、本実施形態では、定着ベルトモジュール64側にパッド状の部材を設け(詳細は後述)、このパッド状の部材を、加圧ロール65に押し当てることで、ニップ部Nを通過する用紙に対し、圧力および熱を伝わりやすくしている。
図2は、定着装置60の拡大図である。
上記にて説明したように、定着装置60には、定着ベルトモジュール64と、定着ベルトモジュール64に押し当てられる加圧ロール65とが設けられている。
定着ベルトモジュール64には、ベルト部材64Aの内側に、パッド状の部材により構成された上流側押圧部材641、下流側押圧部材642が設けられている。
上流側押圧部材641、下流側押圧部材642は、ベルト部材64Aの内側に配置され、ベルト部材64Aを介して加圧ロール65を押圧する。
上流側押圧部材641は、ベルト部材64Aの回転方向(図中矢印2Aで示す方向)における上流側に位置し、下流側押圧部材642は、ベルト部材64Aの回転方向における下流側に位置する。本実施形態では、このように、上流側押圧部材641、下流側押圧部材642の2つの押圧部材を設けることで、用紙が加圧される領域(ベルト部材64Aの回転方向におけるニップ部Nの長さ)をより大きなものとしている。
上流側押圧部材641、下流側押圧部材642は、何れもシリコーンにより形成されている。また、硬度については、下流側押圧部材642の硬度の方が、上流側押圧部材641の硬度よりも大きくなっている。
さらに、本実施形態では、ベルト部材64Aの内側に、上流側押圧部材641、下流側押圧部材642を支持するパッド支持部材643、このパッド支持部材643の支持を行う支持フレーム644が設けられている。さらに、ベルト部材64Aの内側には、ベルト部材64Aの案内を行う案内部材649が設けられている。
図3(A)、(B)、(C)は、上流側押圧部材641、下流側押圧部材642を説明する図である。なお、図3(A)は、図2の矢印IIIA方向から、上流側押圧部材641、下流側押圧部材642、パッド支持部材643を眺めた場合の図である。図3(B)は、図3(A)のIIIB−IIIB線における断面図であり、図3(C)は、図3(A)のIIIC−IIIC線における断面図である。
図3(A)に示すように、上流側押圧部材641、下流側押圧部材642の各々は、ベルト部材64A(図3では不図示)の幅方向(以下、「ベルト幅方向」と称する)に延びるように設けられている。より具体的には、上流側押圧部材641、下流側押圧部材642の各々は、ベルト部材64Aの回転方向(以下、「ベルト回転方向」と称する)と交差(直交)する方向であるベルト幅方向に延びるように設けられている。
さらに、図3(A)に示すように、下流側押圧部材642については、ベルト幅方向における中央部642Cが、ベルト回転方向における上流側に向かって凸となるように変形(湾曲)した状態で設置されている。
付言すると、下流側押圧部材642は、ベルト幅方向における両端部642Eが、中央部642Cよりもベルト回転方向における下流側に位置するように、変形した状態で設置されている。
下流側押圧部材642は、自然状態においては直方体状の部材であり、本実施形態では、中央部642Cがベルト回転方向における上流側に向かって凸となるように、下流側押圧部材642を変形させたうえで、パッド支持部材643への下流側押圧部材642の取り付けを行っている。
より具体的には、本実施形態では、図3(B)、(C)に示すように、下流側押圧部材642が取り付けられた板金646が設けられており、本実施形態では、板金646に対して下流側押圧部材642を取り付けた後に、この板金646を変形させることで、下流側押圧部材642の変形を行っている。
ここで、下流側押圧部材642の変形は、例えば、板金646を塑性変形させることにより行える。
また、例えば、パッド支持部材643のうちの板金646の設置箇所に、板金646が湾曲した状態で嵌る凹部を形成し、この凹部に板金646を嵌めることで、下流側押圧部材642の変形を行ってもよい。
また、例えば、パッド支持部材643のうちの板金646の設置箇所に、複数の突起を形成しておき、この複数の突起の内側の領域に、湾曲させた状態の板金646を入れることで、下流側押圧部材642の変形を行ってもよい。
ここで、本実施形態のように、変形させた下流側押圧部材642を設けた場合、用紙のしわの低減を図れる。
図4は、下流側押圧部材642を用紙が通過する際の用紙の挙動を示した図である。
図4に示すように、下流側押圧部材642へ用紙の先端PFが達すると、まず、この先端PFの長手方向における中央部が、下流側押圧部材642へ達し、この中央部の移動速度が一時的に低下する。その一方で、このとき、先端PFの長手方向における両端部は、この中央部よりも移動速度が大きい。
この結果、図中矢印4Aで示すように、用紙を幅方向に引っ張る張力が用紙に作用し、これにより、しわの発生が抑制される。
さらに、本実施形態の構成では、下流側押圧部材642のうちの、ベルト回転方向における下流側に位置する部位の方が、ベルト回転方向における上流側に位置する部位よりも圧縮され、この下流側に位置する部位の方が、上流側に位置する部位よりも硬度が大きくなっている。
下流側押圧部材642は、図3(A)に示すように、ベルト部材64Aを介して加圧ロール65を押圧する押圧面642Pを有している。
そして、この押圧面642Pは、下流側辺642P1、上流側辺642P2を有する。下流側辺642P1は、ベルト回転方向における下流側に位置し、また、ベルト幅方向に延びている。また、上流側辺642P2は、ベルト回転方向における上流側に位置し、ベルト幅方向に延びている。
そして、本実施形態では、ベルト回転方向における上流側に向かって凸となるように下流側押圧部材642が変形している結果、下流側押圧部材642のうちの下流側辺642P1に沿った部位(以下、「下流側部位」と称する)の方が、上流側辺642P2に沿った部位(以下、「上流側部位」と称する)よりも圧縮された状態となる。
そして、この場合、下流側部位の方が上流側部位よりも密度が高まり、下流側部位の方が上流側部位よりも硬度が大きくなる。
これにより、本実施形態では、簡易な構成で、ベルト回転方向下流側におけるニップ圧を高められるようになる。
ここで、ニップ部Nでは、一般的に、ベルト回転方向上流側におけるニップ圧を、ベルト回転方向下流側におけるニップ圧よりも小さくしておき、ベルト回転方向上流側では、用紙上のトナー像の溶融を促す。そして、ベルト回転方向下流側でニップ圧を高め、このニップ圧の高い部分で、溶融したトナー像を用紙に対して押し付ける。
ここで、本実施形態の構成では、ベルト回転方向における上流側に向かって凸となるように下流側押圧部材642を変形させるだけで、ベルト回転方向下流側のニップ圧を高められるようになる。具体的には、下流側押圧部材642では、上記のとおり、ベルト回転方向下流側に位置する下流側部位の硬度が上がり、これにより、ベルト回転方向下流側におけるニップ圧が高まるようになる。
ここで、ベルト回転方向下流側におけるニップ圧の増大は、例えば、下流側押圧部材642を2つの部品で構成し、下流側に位置する一方の部品を、上流側に位置する他方の部品よりも加圧ロール65側に強く押し付けることにより実現できるが、この場合、部品点数が増え、また、装置構成が複雑化しやすい。
これに対し、本実施形態では、2つの部品を用意せずに、1つの下流側押圧部材642で、ベルト回転方向下流側におけるニップ圧を高められるようになる。
図5(A)、(B)、(C)および、図6は、下流側押圧部材642の他の配置例を示した図である。
なお、図5(A)は、下流側押圧部材642等の正面図であり、図5(B)は、図5(A)のVB−VB線における断面図であり、図5(C)は、図5(A)のVC−VC線における断面図である。
また、図6は、下流側押圧部材642の断面図である。なお、この図6では、加圧ロール65も併せて表示している。また、図6にて符号6Bで示す断面は、図5(A)のVIB−VIB線における断面を示し、図6にて符号6Cで示す断面は、図5(A)のVIC−VIC線における断面を示している。
また、図5、図6では、加圧ロール65、ベルト部材64Aから下流側押圧部材642が離間している際の、下流側押圧部材642の状態を示している。
この構成例では、上記と同様、また、図5(A)に示すように、下流側押圧部材642のベルト幅方向における中央部642Cが、ベルト回転方向における上流側に向かって凸となるように、下流側押圧部材642が変形している。
さらに、この構成例では、図5(A)、(B)、図6に示すように、下流側辺642P1のベルト幅方向における中央部C1が、加圧ロール65(図6参照)側に突出し、この中央部C1の方が、上流側辺642P2のベルト幅方向における中央部C2よりも加圧ロール65側に位置している。
なお、中央部C1のこの突出は、上記と同様、下流側押圧部材642が取りつけられた板金646を変形させることで行っている。
さらに説明すると、本実施形態では、図6の符号6Aで示すように、下流側押圧部材642の押圧面642Pは、ベルト部材64Aの回転方向(ベルト回転方向)における下流側に向かって進むに従い加圧ロール65側に近づくように傾斜している。より具体的には、押圧面642Pのうちの、ベルト幅方向における中央部に位置する部位は、ベルト回転方向における下流側に向かって進むに従い加圧ロール65側に次第に近づく。
これにより、本実施形態では、ニップ部Nを用紙が通過する際に生じる用紙のしわがさらに低減される。
このように、下流側辺642P1の中央部C1が、加圧ロール65側に突出している場合、突出していない場合に比べ、用紙の幅方向における中央部に対して下流側押圧部材642から作用する抗力が、より大きくなる。
この結果、用紙の幅方向における中央部の移動速度と、用紙の幅方向における両端部の移動速度との差がより大きなものとなり、これにより、用紙に作用する張力もより大きなもとなる。
さらに、本実施形態では、押圧面642Pのうちの、ベルト幅方向における中央部に位置する部位(図6にて符号6Eで示す部位)の方が、押圧面642Pのうちのベルト幅方向における両端部に位置する部位(図6にて符号6Fで示す部位)よりも、加圧ロール65側に位置している。これにより、定着画像の質の向上が図られている。
本実施形態では、下流側押圧部材642が加圧ロール65に押し当てられると、加圧ロール65の軸方向における中央部が、下流側押圧部材642から逃げ、この中央部にて、加圧ロール65と下流側押圧部材642との接触圧が低下する。
かかる場合、この中央部にて、トナー像に圧力が加わりにくくなり、定着画像の質の低下を招きやすくなる。
これに対し、本実施形態では、上記のとおり、押圧面642Pのうちの、ベルト幅方向における中央部に位置する部位の方が、ベルト幅方向における両端部に位置する部位よりも、加圧ロール65側に位置している。これにより、本実施形態では、加圧ロール65の軸方向の中央部における接触圧の低下が抑制され、これにより、定着画像の質の低下が起きにくくなる。
なお、図3にて示した態様においても、同様に、押圧面642Pのうちのベルト幅方向における中央部を、ベルト幅方向における両端部よりも加圧ロール65側に位置させてもよい。この場合も、加圧ロール65の軸方向の中央部における接触圧の低下が抑制され、定着画像の質の低下が起きにくくなる。
10…画像形成装置、14…画像形成部、60…定着装置、64A…ベルト部材、65…加圧ロール、642…下流側押圧部材、642P…押圧面、642P1…下流側辺、642P2…上流側辺、C1…中央部、C2…中央部

Claims (5)

  1. 予め定められた回転方向へ回転し周回移動を行うベルト部材と、
    前記ベルト部材の外周面に押し当てられ、画像が形成された記録材の加圧を行う加圧部材と、
    前記ベルト部材の内側にて、ベルト回転方向と交差する方向であるベルト幅方向に延び、ベルト幅方向における中央部がベルト回転方向における上流側に向かって凸となるように変形した状態で設置され、当該ベルト部材を介して前記加圧部材を押圧する押圧部材と、
    を備える定着装置。
  2. 前記押圧部材は、前記ベルト部材を介して前記加圧部材を押圧する押圧面を有し、
    前記押圧面は、ベルト回転方向における下流側に位置しベルト幅方向に延びる下流側辺と、ベルト回転方向における上流側に位置しベルト幅方向に延びる上流側辺とを有し、
    前記押圧部材の前記変形によって、当該押圧部材のうちの前記下流側辺に沿った部位の方が、前記上流側部位に沿った部位よりも圧縮さ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. 前記押圧部材は、前記ベルト部材を介して前記加圧部材を押圧する押圧面を有し、
    前記押圧面は、ベルト回転方向における下流側に位置しベルト幅方向に延びる下流側辺と、ベルト回転方向における上流側に位置しベルト幅方向に延びる上流側辺とを有し、
    前記加圧部材、前記ベルト部材から前記押圧部材を離間させた状態において、前記下流側辺のベルト幅方向における中央部の方が、前記上流側辺のベルト幅方向における中央部よりも当該加圧部材側に位置する請求項1に記載の定着装置。
  4. 前記加圧部材、前記ベルト部材から前記押圧部材を離間させた状態において、前記押圧面のうちのベルト幅方向における中央部に位置する部位の方が、当該押圧面のうちのベルト幅方向における両端部に位置する部位よりも当該加圧部材側に位置する請求項2又は3に記載の定着装置。
  5. 記録材へ画像形成を行う画像形成手段と、
    予め定められた回転方向へ回転し周回移動を行うベルト部材と、
    前記ベルト部材の外周面に押し当てられ、前記画像形成手段により画像が形成された記録材の加圧を行う加圧部材と、
    前記ベルト部材の内側にて、ベルト回転方向と交差する方向であるベルト幅方向に延び、ベルト幅方向における中央部がベルト回転方向における上流側に向かって凸となるように変形した状態で設置され、当該ベルト部材を介して前記加圧部材を押圧する押圧部材と、
    を備える画像形成装置。
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