JP2017156716A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ベルト９１と、定着ベルト９１に圧接される加圧ローラー９２と、定着ベルト９１と加圧ローラーと間のニップ部に振動を生じさせる振動生成部とを備えた定着装置において、記録紙の表面の凹凸に起因して発生する印刷画像の光沢ムラを抑制する。
【解決手段】定着ベルト９１の端部に装着されるキャップ部材９５をさらに備え、キャップ部材９５は、定着ベルト９１の軸方向の端部に外挿される外側筒部９５ａと、定着ベルト９１の軸方向の端部に内挿される内側筒部９５ｂと、定着ベルト９１の軸方向の端部よりも該軸方向の外側に位置し、内側筒部９５ｂ及び外側筒部９５ａを連結する連結板部９５ｃとを有しており、内側筒部９５ｂと定着ベルト９１との間に設けられる電極シート９６と、定着ベルト９１の内周面に当接するように電極シート９６に取付けられ、電極シート９６を通じて電力供給を受けることで振動する複数の振動体９７とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

従来より、加熱手段により加熱される無端状の定着ベルトと、該定着ベルトに圧接される加圧ローラーとを備えた定着装置は知られている。この定着装置では、定着ベルトと加圧ローラーとの間を記録紙が通過する際に、該記録紙上のトナーが加熱及び加圧されて該記録紙に定着される。

この種の定着装置では、記録紙上に形成されたトナー層の凹凸に定着ベルトの加熱面が追従できないために加熱ムラが発生する。この結果、伝熱量が多い部分すなわちトナーが十分に溶融している部分は光沢度が高くなり、伝熱量が少ない部分すなわちトナーが十分に溶融していない部分は光沢度が低くなってしまう。このため、画像に光沢差による光沢ムラが発生するという問題がある。

この問題に対して、例えば特許文献１に示す定着装置では、定着ベルトの外周部の弾性層の厚みを１００μｍ以上にするようにしている。これにより、定着ベルトの外周部を記録紙の凹凸に追従させて上述の光沢ムラの問題を解消できるとされている。

また、例えば特許文献２に示す定着装置では、定着ベルトの支持軸を超音波発生器で振動させることで、定着ローラーと加圧ローラーとの当接部であるニップ部に振動を発生させるようにしている。

特開平９−１６６９２７号公報 実開平２−１３２６４号公報

しかしながら、上記特許文献１に示すように定着ベルトの外周部の弾性層の厚みを大きくした場合、弾性層の熱容量も増加するので、印刷開始時に定着ベルトの外周面の温度が目標温度に達するまでの時間が長くなるという問題がある。

そこで、特許文献２に示す定着ローラーの振動技術を上記定着ベルトに対して適用することで、定着ベルトと加圧ローラーとの当接部であるニップ部を振動させることが考えられる。これにより、定着ベルトの外周部の弾性層を記録紙表面の凹凸に追従させて光沢ムラを解消することできる。しかしこの場合、定着ベルトの支持軸に付与した振動が定着ローラーの外周部に伝わるまでに減衰してしまうという問題がある。特に上述の如く定着ベルトの外周部を形成する弾性層の厚みを大きくした場合、この振動減衰の問題が顕著になる。したがって、印刷画像の光沢ムラを抑制する観点から改良の余地がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、記録紙の表面の凹凸に起因して発生する印刷画像の光沢ムラを確実に抑制しようとすることにある。

本発明に係る定着装置は、無端状の定着ベルトと、該定着ベルトに圧接される加圧ローラーと、該定着ベルトと該加圧ローラーとの接触部分であるニップ部に振動を生じさせる振動生成部とを備えている。

そして、上記定着ベルトの端部に装着されるキャップ部材をさらに備え、上記キャップ部材は、上記定着ベルトの軸方向の端部に外挿される外側筒部と、上記定着ベルトの軸方向の端部に内挿される内側筒部と、上記定着ベルトの軸方向の端部よりも該軸方向の外側に位置し、上記内側筒部及び上記外側筒部を連結する連結板部とを有しており、上記内側筒部と上記定着ベルトとの間に設けられる電極シートと、上記定着ベルトの内周面に当接するように上記電極シートに取付けられ、該電極シートを通じて電力供給を受けることで振動する複数の振動体とを備えている。

本発明によれば、記録紙の表面の凹凸に起因して発生する印刷画像の光沢ムラを確実に抑制することができる。

図１は、実施形態における定着装置を備えた画像形成装置を示す概略構成図である。 図２は、定着ローラーの回転軸方向に沿った断面図である。 図３は、図２のIII方向矢視図である。 図４は、電極シートを径方向内側から見た概略図である。 図５は、振動体を設けた場合と振動体を設けない場合とのそれぞれについて、定着ベルトの弾性層の厚みを種々に変化させて光沢ムラの発生の有無を調査した試験結果を示す表である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

《実施形態》
図１は、本実施形態における画像形成装置としてのレーザープリンター１の概略構成を示す断面図である。以下の説明において、前側、後側は、図１の紙面垂直方向の手前側、奥側を意味し、左側、右側は、レーザープリンター１を前側から見たときの左側、右側を意味する。

レーザープリンター１は、図１に示すように、箱状のプリンタ本体２と、手差し給紙部６と、カセット給紙部７と、画像形成部８と、定着装置９と、排紙部１０とを備えている。そうして、レーザープリンター１は、プリンタ本体２内の搬送路Ｌに沿って用紙を搬送しながら、不図示の端末等から送信される画像データに基づいて用紙に画像を形成するように構成されている。

手差し給紙部６は、プリンタ本体２の１つの側部に開閉可能に設けられた手差しトレイ４と、プリンタ本体２の内部に回転可能に設けられた手差し用の給紙ローラー５とを有している。

カセット給紙部７は、プリンタ本体２の底部に設けられている。カセット給紙部７は、互いに重ねられた複数の用紙を収容する給紙カセット１１と、給紙カセット１１内の用紙を１枚ずつ取り出すピックアップローラー１２と、取り出された用紙を１枚ずつ分離して搬送路Ｌへと送り出すフィードローラー１３及びリタードローラー１４とを備えている。

画像形成部８は、プリンタ本体２内におけるカセット給紙部７の上方に設けられている。画像形成部８は、プリンタ本体２内に回転可能に設けられた像担持体である感光ドラム１６と、感光ドラム１６の周囲に配置された帯電器１７と、現像部１８と、転写ローラー１９と、クリーニング部２０と、感光ドラム１６の上方に配置された光走査装置であるレーザースキャニングユニット（ＬＳＵ）３０とを備えている。そうして、画像形成部８は、手差し給紙部６又はカセット給紙部７から供給された用紙に画像を形成するようになっている。

尚、搬送路Ｌには、送り出された用紙を、一時的に待機させた後に所定のタイミングで画像形成部８に供給する一対のレジストローラー１５が設けられている。

定着装置９は、画像形成部８の側方に配置されている。定着装置９は、互いに圧接されて回転する定着ベルト９１及び加圧ローラー９２を備えている。そうして、定着装置９は、画像形成部８で用紙に転写されたトナー像を当該用紙に定着させるように構成されている。

排紙部１０は、定着装置９の上方に設けられている。排紙部１０は、排紙トレイ３と、排紙トレイ３へ用紙を搬送するための排紙ローラー対２４と、排紙ローラー対２４へ用紙を案内する複数の搬送ガイドリブ２５とを備えている。排紙トレイ３は、プリンタ本体２の上部に凹状に形成されている。

レーザープリンター１が画像データを受信すると、画像形成部８において、感光ドラム１６が回転駆動されると共に、帯電器１７が感光ドラム１６の表面を帯電させる。

そして、画像データに基づいて、レーザー光がレーザースキャニングユニット３０から感光ドラム１６へ出射される。感光ドラム１６の表面には、レーザー光が照射されることによって静電潜像が形成される。感光ドラム１６上に形成された静電潜像は、現像部１８にて帯電されたトナーにより現像されることで、トナー像として可視化される。

定着装置９は、定着ベルト９１と、該定着ベルト９１の外周面に圧接される加圧ローラー９２とを有している。加圧ローラー９２は、不図示のモーターに連結されていて該モーターにより回転駆動される。定着ベルト９１は加圧ローラー９２に従動して回転する。定着ベルト９１の径方向外側には、定着ベルト９１の外周面を加熱するための加熱手段（図示省略）が設けられている。この加熱手段としては、例えば誘導電流を利用したＩＨ加熱ヒーター等を採用することができる。

定着ベルト９１は、前後方向に長い略円筒状に形成されている。定着ベルト９１は、金属基材層と弾性層と離型層とを径方向内側から外側に向かってこの順に積層してなる。弾性層は例えばシリコーンゴムからなり、離型層は例えばフッ素樹脂からなる。弾性層の厚みは、本実施形態では２００μｍ以上３００μｍ以下とされている。

図２に示すように、定着ベルト９１は円筒状のスポンジローラー９３の外周面に巻き回されて接合されている。定着ベルト９１の径方向内側の空間のうち軸方向の両端部は中空空間とされており、該両端部を除く中間部にスポンジローラー９３が設けられている。スポンジローラー９３の軸心部には支持軸９４が貫通している。支持軸９４の両端部はそれぞれ、ベアリングＢ（図２では一方のベアリングのみを示す）により回動可能に支持されている。

定着ベルト９１の軸方向の両端部にはそれぞれキャップ部材９５（図２では一方のキャップ部材９５のみを示す）が装着されている。

キャップ部材９５は定着ベルト９１と共に回転して、このキャップ部材９５の回転が不図示の速度検出センサーによって検出される。また、キャップ部材９５は、定着ベルト９１の外周面に外挿入される外側筒部９５ａを有しており、この外側筒部９５ａによって定着ベルト９１の外周面の形状が円筒状に規制される。このようにキャップ部材９５は、定着ベルト９１の外周面の形状を円筒状に維持する機能と、定着ベルト９１の回転速度を検知するための検知手段としての機能とを併せ持っている。さらに本実施形態では、このキャップ部材９５は、定着ベルト９１に振動を発生させる振動発生手段の一部として機能している。

すなわち、キャップ部材９５は、定着ベルト９１の軸方向の端部に外挿される外側筒部９５ａと、定着ベルト９１の軸方向の端部に内挿される内側筒部９５ｂと、外側筒部９５ａ及び内側筒部９５ｂを連結する連結板部９５ｃとを有している。

外側筒部９５ａは、定着ベルト９１の回転軸方向に延びる円筒状をなしている。内側筒部９５ｂは外側筒部９５ａよりも小径の円筒状をなしている。内側筒部９５ｂと外側筒部９５ａとは同軸に配置されている。

連結板部９５ｃは、定着ベルト９１の軸方向の端部よりも該軸方向の外側に位置している。連結板部９５ｃは、定着ベルト９１の回転軸方向に垂直な円板状をなしている。連結板部９５ｃの中心部には、スポンジローラー９３の支持軸９４が貫通する円筒状の貫通孔９５ｄが形成されている。支持軸９４を支持するベアリングＢの端面と連結板部９５ｃとの間には僅かに隙間が設けられている。外側筒部９５ａの基端部及び内側筒部９５ｂの基端部は、連結板部９５ｃの側面に接続されている。外側筒部９５ａ及び内側筒部９５ｂは,軸方向から見て、上記貫通孔９５ｄを囲む同心円状に配置されている。

定着ベルト９１の軸方向の端部の外周面とキャップ部材９５の内側筒部９５ｂの内周面との間には、電極シート９６が設けられている。電極シート９６は、円筒状シート部９６ａと円板状シート部９６ｂとを有している。

円筒状シート部９６ａは、キャップ部材９５の内側筒部９５ｂを囲む円筒状に形成されている。円筒状シート部９６ａの外径はキャップ部材９５の外側筒部９５ａの内径よりも小さい。円筒状シート部９６ａの内径は内側筒部９５ｂの外径よりも大きい。

円板状シート部９６ｂは、円筒状シート部９６ａにおけるベルト軸方向の内側の端部（キャップ部材９５の連結板部９５ｃ側とは反対側の端部）から径方向内側に延びている。円板状シート部９６ｂの中心部には、支持軸９４が貫通する貫通孔が形成されている。円板状シート部９６ｂは導電性部材で構成されていて円筒状シート部９６ａと一体で回転する。そうして円板状シート部９６ｂは回転導電部として機能する。

円板状シート部９６ｂにおけるベルト軸方向の内側面（キャップ部材９５の連結板部９５ｃ側とは反対側の面）には固定導電部としてのスリップリング９９が接触している。スリップリング９９は、定着ベルト９１の回転軸に垂直な中空円板状の導電性部材からなる。スリップリング９９は電力供給配線１０１を介して電源１０２に接続されている。キャップ部材９５の連結板部９５ｃには、この電力供給配線１０１が貫通するリング状のスリット孔９５ｅが形成されている（図３参照）。

上記電極シート９６の円筒状シート部９６ａとキャップ部材９５の内側筒部９５ｂとの間には円筒状の第一押圧パッド９８が設けられている。第一押圧パッド９８は少なくとも径方向に圧縮可能な弾性部材（例えばゴム部材）により構成されている。第一押圧パッド９８は、上記円筒状シート部９６ａと上記内側筒部９５ｂとの間に挟まれて圧縮変形した状態で配置されている。そして、第一押圧パッド９８は、円筒状シート部９６ａを径方向外側に押圧することで円筒状シート部９６ａの外周面に固定された後述の振動体９７を定着ベルト９１の内周面に押し付けている。

上記電極シート９６の円板状シート部９６ｂとキャップ部材９５の内側筒部９５ｂの突出側の端面との間には、中空円板状の第二押圧パッド１００が設けられている。第二押圧パッド１００の中空部にはスポンジローラー９３の支持軸９４が貫通している。第二押圧パッド１００は、少なくとも厚さ方向に圧縮可能な弾性部材（例えばゴム部材）により構成されている。第二押圧パッド１００は、円板状シート部９６ｂと内側筒部９５ｂとの間に挟まれて圧縮変形した状態で配置されている。そして、第二押圧パッド１００は円板状シート部９６ｂをスリップリング９９に押し付けている。

図４に示すように、円筒状シート部９６ａの外周面には、複数の振動体９７が固定されている。複数の振動体９７は定着ベルト９１の軸方向の端部の内周面に当接している。本実施形態では、複数の振動体９７はピエゾ素子により構成されている。複数の振動体９７は、円筒状シート部９６ａの周方向及び軸方向において等間隔に配置されている。各振動体９７は、円筒状シート部９６ａの外周面に固定された帯状電極９６ｃに配線９６ｄを介して電気的に接続されている。帯状電極９６ｃは、円筒状シート部９６ａにおけるキャップ部材９５の連結板部９５ｃ側とは反対側の端部に設けられている。帯状電極９６ｃは、円筒状シート部９６ａの全周に亘って延びているとともに円板状シート部９６ｂの全周縁に接続されている。

上記電源１０２はコントローラー１５０に電気的に接続されている。コントローラー１５０は、定着処理の実行中は、加圧ローラー９２の駆動モーターを回転させて該加圧ローラー９２及び定着ベルト９１を回転させるとともに、電源１０２より電力供給配線１０１を介してスリップリング９９に向けて電力を供給する。

したがって、定着装置９では、コントローラー１５０により定着処理が開始されると、加圧ローラー９２の回転に従動して定着ベルト９１が回転する。これに伴い、定着ベルト９１の端部に装着されたキャップ部材９５が回転し、キャップ部材９５の外側筒部９５ａと内側筒部９５ｂとの間に設けられた電極シート９６及び振動体９７が該キャップ部材９５と共に回転する。電極シート９６の円板状シート部９６ｂはスリップリング９９に接触しながら回転する。スリップリング９９には電源１０２より電力供給配線１０１を介して電力が供給されており、この供給電力がスリップリング９９→円板状シート部９６ｂ→円筒状シート部９６ａの帯状電極９６ｃ（図４参照）→配線９６ｄを経由して複数の振動体９７に供給される。この結果、複数の振動体９７が振動し、この振動が定着ベルト９１に伝達される。振動体９７の振動周波数は、コントローラー１５０により電源周波数を変更することで制御可能になっている。

振動体９７より定着ベルト９１に伝達された振動は、定着ベルト９１と加圧ローラー９２との間のニップ部に伝達される。そして、該振動がニップ部を通過する記録紙Ｐに伝達されることで、記録紙Ｐ上のトナー層を記録紙Ｐの表面の凹凸に沿わせることができる。そうして記録紙Ｐの凹凸に沿ったトナー層が定着ベルト９１に密着することでトナー層に伝わる熱量を凹凸に拘わらず均一化することができる。よって、記録紙Ｐに定着されるトナー像の光沢ムラ（濃度ムラ）を解消することができる。

また、上記実施形態では、定着ベルト９１の弾性層が２００μｍ以上とされている。このように定着ベルト９１の厚みを通常よりも大きくとることで、定着ベルト９１の外周部を記録紙Ｐの凹凸に追従させ易くなる。したがって、定着ベルト９１よりトナー層に伝わる熱量をより一層均一化して光沢ムラの発生を抑制することができる。しかし、弾性層を厚くし過ぎると定着ベルト９１の熱容量が大きくなり過ぎるので定着ベルト９１を目標温度に加熱するまでの時間が長くなり、延いては、定着装置９の立ち上がり時間が長くなってしまう。

そこで、上記実施形態では定着ベルト９１の弾性層を３００μｍ以下に制限し、その代わりに定着ベルト９１を振動体９７により振動させることで、定着装置９の立ち上がり時間を短縮しつつ記録紙Ｐの光沢ムラの発生を抑制している。

しかも上記実施形態では、定着ベルト９１に振動体９７を直接、接触させるようにしているので、例えば定着ベルト９１の支持軸９４を振動させるようにした場合に比べて、定着ベルト９１を確実に振動させることができる。よって、上述の光沢ムラの抑制効果をより一層確実に得ることができる。

また、振動体９７は電極シート９６の円筒状シート部９６ａの外周面に多数設けられているので、振動体９７を例えば一枚もので構成するようにした場合に比べて、円筒状シート部９６ａを容易に湾曲させることができる。よって、定着装置９に電極シート９６を組み付ける際の組み付け作業が容易になる。

また、上記実施形態では、電極シート９６の円筒状シート部９６ａとキャップ部材９５の内側筒部９５ｂとの間に第一押圧パッド９８を設けるようにしているので、複数の振動体９７を第一押圧パッド９８の弾性力により定着ベルト９１の内周面に常時一定の圧力で押し付けることができる。よって、複数の振動体９７の振動を定着ベルト９１に確実に伝達することができる。

また、上記実施形態では、電極シート９６の円板状シート部９６ｂとキャップ部材９５の内側筒部９５ｂの端面との間に第二押圧パッド１００を設けるようにしている。これにより、定着ベルト９１の回転中、第二押圧パッド１００の弾性力により円板状シート部９６ｂをスリップリング９９に確実に押し付けることができる。よって、電源１０２から振動体９７への電力供給経路が遮断されて振動体９７の振動不良が生じるのを防止することができる。

さらに上記実施形態では、振動体９７はピエゾ素子からなる。これにより、電源１０２の電源周波数をコントローラー１５０により変更するだけで振動体９７の振動周波数を変更することができる。よって、振動体９７の振動周波数制御を容易に行うことができる。

図５は、上記実施形態の定着装置９を使用して光沢ムラの発生の有無を調査した試験結果を示す表である。この表によれば、定着ベルト９１の弾性層の厚みが２００μｍである場合と３００μｍである場合とのいずれの場合においても、振動体９７を設けることにより光沢ムラの発生が抑制されていることがわかる。

《他の実施形態》
上記実施形態では、定着ベルト９１をＩＨヒーターにより径方向外側から加熱する例を挙げて説明したが、これに限ったものではなく、定着ベルト９１の径方向内側にヒーターを設けるようにしてもよい。

以上説明したように、本発明は、定着装置及び該定着装置を備えた画像形成装置について有用である。

１ レーザープリンター（画像形成装置）
９ 定着装置
９１ 定着ベルト
９２ 加圧ローラー
９５ キャップ部材
９５ａ 外側筒部
９５ｂ 内側筒部
９５ｃ 連結板部
９５ｅ スリット孔（貫通孔）
９６ 電極シート
９６ａ 円筒状シート部
９６ｂ 円板状シート部（回転導電部）
９６ｃ 帯状電極
９６ｄ 配線
９７ 振動体
９８ 第一押圧パッド
９９ スリップリング（固定導電部）
１００ 第二押圧パッド
１０１ 電力供給配線

Claims (7)

1. 無端状の定着ベルトと、該定着ベルトに圧接される加圧ローラーと、該定着ベルトと該加圧ローラーとの接触部分であるニップ部に振動を生じさせる振動生成部とを備えた定着装置であって、
   上記定着ベルトの端部に装着されるキャップ部材をさらに備え、
   上記キャップ部材は、上記定着ベルトの軸方向の端部に外挿される外側筒部と、上記定着ベルトの軸方向の端部に内挿される内側筒部と、上記定着ベルトの軸方向の端部よりも該軸方向の外側に位置し、上記内側筒部及び上記外側筒部を連結する連結板部とを有しており、
   上記内側筒部と上記定着ベルトとの間に設けられる電極シートと、
   上記定着ベルトの内周面に当接するように上記電極シートに取付けられ、該電極シートを通じて電力供給を受けることで振動する複数の振動体とをさらに備えた定着装置。
2. 請求項１記載の定着装置において、
   上記電極シートと上記内側筒部との間に設けられ、上記電極シートを上記定着ベルトの内周面側に押圧する第一押圧部材をさらに備えている定着装置。
3. 請求項１又は２記載の定着装置において、
   上記電極シートは、上記定着ベルトの回転軸を囲む筒状をなしていて、該定着ベルトとの間に発生する摩擦力によって該定着ベルト共に回転するように構成されており、
   上記電極シートにおける上記連結板部側とは反対側の端部には、径方向内側に向かって延びて該電極シートと共に回転する回転導電部が全周に亘って形成されており、
   上記回転導電部に摺接する固定導電部と、
   上記固定導電部に接続された電力供給配線とをさらに備え、
   上記連結板部には、上記電力供給配線が貫通する貫通孔が形成されている、定着装置。
4. 請求項３記載の定着装置において、
   上記内側筒部における上記連結板部側とは反対側の端部と上記回転導電部との間に設けられ、該回転導電部を上記固定導電部側に押圧する第二押圧部材をさらに備えている、定着装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の定着装置において、
   上記複数の振動体はピエゾ素子からなる定着装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の定着装置において、
   上記定着ベルトの外周面は弾性層で形成されており、
   上記弾性層の厚みは２００μｍ以上３００μｍ以下である、定着装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。

Images