JP2017194584A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着部材を帯電又は除電する電荷調整部を適切な位置に容易に設置することが可能な画像形成装置を提供すること。
【解決手段】定着ユニット１０は、定着ベルト１１、及び定着ベルト１１との間でシートＳが通過するニップ部１６を形成する加圧ローラー１２を含む。誘導加熱ユニット２０は、装置本体６に対して揺動可能に支持され、定着ベルト１１を加熱する。位置決め機構４０は、誘導加熱ユニット２０と定着ベルト１１との距離を一定に保持する。電荷付与部３０は、誘導加熱ユニット２０に対して着脱可能に固定され、定着ベルト１１を帯電又は除電する。
【選択図】図７

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、トナー画像が形成されたシートが、ローラー又はベルトで構成される一対の定着部材の間のニップ部を通過するときに加熱及び加圧されることによって、シートにトナー画像が定着する。

上記画像形成装置では、トナーの一部が定着部材の表面に転移するオフセット現象が発生することがある。このオフセット現象を防止するために、加熱ロールの表面に対向する位置に、加熱ロールの表面の帯電量を変化させる除電ブラシを設け、トナー画像の濃度に応じて除電ブラシの電圧が制御される定着装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６３−３１１２８６号公報

加熱ロールの表面と前記除電ブラシのような電荷調整部との間の距離が軸方向で均一でなければ、加熱ロールの表面の帯電量にむらが生じることがある。

本発明の目的は、定着部材を帯電又は除電する電荷調整部を適切な位置に容易に設置することが可能な画像形成装置を提供することにある。

本発明の一の局面に係る画像形成装置は、装置本体と、定着ユニットと、誘導加熱ユニットと、位置決め機構と、電荷調整部と、を備える。前記定着ユニットは、第１定着部材、及び前記第１定着部材との間でシートが通過するニップ部を形成する第２定着部材を含む。前記誘導加熱ユニットは、前記装置本体に対して揺動可能に支持され、前記第１定着部材を加熱する。前記位置決め機構は、前記誘導加熱ユニットと前記第１定着部材との距離を一定に保持する。前記電荷調整部は、前記誘導加熱ユニットに対して着脱可能に固定され、前記第１定着部材を帯電又は除電する。

本発明によれば、定着部材を帯電又は除電する電荷調整部を適切な位置に容易に設置することが可能な画像形成装置が提供される。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。 図２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における定着部の構成を示す図である。 図３は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における放電電極及び対向電極の形状を示す図である。 図４は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における電荷付与部の構成を示す図である。 図５は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における定着ベルト及びトナー像の帯電状態の一例を示す図である。 図６は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における放電電極への印加電流と定着ベルトの表面の電位とツェナー電圧との関係の一例を示す図である。 図７は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における電荷付与部の変形例の構成を示す図である。

以下添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

［画像形成装置の構成］
まず、図１を参照しつつ、本発明の実施形態に係る画像形成装置１の構成について説明する。図１に示されるように、画像形成装置１は、シートカセット２、作像部３、定着部４、及び制御部５などを備える。定着部４、もしくは、定着部４と制御部５との組み合わせが、本発明の定着装置の一例である。なお、本発明は、プリンターに限らず、コピー機、ファクシミリ装置、複合機のような任意の画像形成装置にも適用可能である。

シートカセット２は、記録用紙などのシートを収容する。

作像部３は、感光体ドラム、帯電器、露光装置、現像装置、及び転写装置などを備える。作像部３は、シートカセット２から給送される前記シートにトナー画像を形成する。

定着部４は、前記トナー画像が形成された前記シートを加熱及び加圧することにより、前記シートに前記トナー画像を定着させる。定着部４の具体的な構成については後述する。

制御部５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭなどの制御機器を備える。前記ＣＰＵは、各種の演算処理を実行するプロセッサーである。前記ＲＯＭは、前記ＣＰＵに各種の処理を実行させるための制御プログラムなどの情報が予め記憶される不揮発性の記憶部である。前記ＲＡＭは、前記ＣＰＵが実行する各種の処理の一時記憶メモリー（作業領域）として使用される揮発性又は不揮発性の記憶部である。なお、制御部５は、前記各種の処理を実現する電子回路を備えるものであってもよい。

［定着部の構成］
定着部４は、定着ユニット１０と、誘導加熱ユニット２０と、電荷付与部３０（本発明の電荷調整部及び非接触式の帯電器の一例）とを備えている。

定着ユニット１０は、定着ベルト１１（本発明の第１定着部材の一例）、及び定着ベルト１１との間でシートＳが通過するニップ部１６を形成する加圧ローラー１２（本発明の第２定着部材の一例）を含んでいる（図３参照）。定着ユニット１０は、画像形成装置１の装置本体６に対して着脱可能に装着される。具体的には、画像形成装置１の装置本体６には開閉可能な本体カバー７が設けられており、図２に示すように本体カバー７が開放された状態で、定着ユニット１０が装置本体６に対して着脱される。

誘導加熱ユニット２０は、装置本体６に対して揺動可能に支持されており、定着ベルト１１を加熱する。なお、定着ユニット１０が装置本体６に装着されているとき、後述する位置決め機構４０（図７参照）によって、誘導加熱ユニット２０と定着ベルト１１との距離は一定に保持される。よって、例えば、定着ユニット１０を交換した場合でも、誘導加熱ユニット２０と定着ベルト１１との距離の微調整を行わなくても、これらの距離が一定に保持される。よって、誘導加熱ユニット２０によって定着ベルト１１を一様に加熱させることができる。

電荷付与部３０は、誘導加熱ユニット２０に対して着脱可能に固定される。電荷付与部３０は、コロナ放電を利用して定着ベルト１１を帯電させる。

［定着部の構成］
次に、図３を参照しつつ、定着部４の構成についてより詳細に説明する。

図３に示されるように、定着ユニット１０は、定着ベルト１１と、加圧ローラー１２と、定着ベルト１１の内側に配置される保持部材１３、ニップ形成部材１４及びガイド板１５と、搬送ガイド１７と、分離板１８とを含む。

定着ベルト１１は、シートＳの搬送方向に垂直な幅方向（以下、単に「幅方向」と称す）に長い略円筒状に形成されている。定着ベルト１１は、保持部材１３、ニップ形成部材１４及びガイド板１５によって、前記幅方向に延びる回転軸の周りを回転可能に支持されている。保持部材１３、ニップ形成部材１４及びガイド板１５は、本発明の保持部材の一例である。

定着ベルト１１は、基材層と、前記基材層上に設けられた弾性層と、前記弾性層を被覆する離型層と、を備えている。前記基材層は、例えばニッケル電気鋳造や銅等の金属にメッキ処理や圧延処理を施すことによって形成されている。前記弾性層は、例えばシリコンゴムによって形成されている。前記離型層は、例えばＰＦＡ等のフッ素系樹脂によって形成されている。

加圧ローラー１２は、前記幅方向に長い略円筒状を成している。加圧ローラー１２は、不図示の加圧機構によって定着ベルト１１に圧接され、定着ベルト１１と加圧ローラー１２の間にはニップ部１６が形成される。加圧ローラー１２は、定着フレーム（不図示）に回転可能に支持されている。加圧ローラー１２は、不図示の駆動機構によって回転駆動される。

加圧ローラー１２は、例えば、円筒状の芯材と、前記芯材上に設けられた弾性層と、前記弾性層を被覆する離型層と、を備えている。前記芯材は、例えばステンレスやアルミニウム等の金属によって形成されている。前記弾性層は、例えばシリコンゴムやシリコンスポンジによって形成されている。前記離型層は、例えばＰＦＡ等のフッ素系樹脂によって形成されている。

誘導加熱ユニット２０は、定着ベルト１１の外周に沿って円弧状に配置される誘導コイル２１と、誘導コイル２１を保持するコイル保持部２２と、アーチコア２３ａと、センターコア２３ｂと、サイドコア２３ｃと、アーチコア２３ａを保持するアーチコア保持部２４と、カバー部２５とを備える。

シートＳにトナーＴ（図５参照）を定着させる際には、誘導コイル２１に高周波電流が印加される。これに伴って、誘導コイル２１によって磁界が発生されて、この磁界の作用によって定着ベルト１１に渦電流が発生し、定着ベルト１１が発熱する。つまり、誘導コイル２１によって定着ベルト１１が加熱される。また、前記磁界の作用によってガイド板１５が発熱し、ガイド板１５によっても定着ベルト１１が加熱される。

また、シートＳにトナーＴを定着させる際には、加圧ローラー１２が不図示の駆動機構によって回転駆動される。これに伴って、加圧ローラー１２に圧接する定着ベルト１１が加圧ローラー１２の回転に従動して回転する。このように定着ベルト１１が回転すると、定着ベルト１１がニップ形成部材１４に対して摺動する。この状態で、シートＳがニップ部１６に進入すると、加熱された定着ベルト１１が、シートＳ上の未定着のトナーＴに当接する。その結果、トナーＴが溶融するとともに加圧されて、トナーＴがシートＳに定着する。ニップ部１６を通過したシートＳは、分離板１８によって定着ベルト１１から分離されて定着ユニット１０の外部へ排出される。

ところで、このような定着部４において、トナーＴの一部が定着ベルト１１の表面に転移するオフセット現象が発生することがある。このオフセット現象を防止するために、例えば、定着ベルト１１の表面に対向する位置に、定着ベルト１１の表面の帯電量を変化させる除電ブラシのような電荷調整部を設けることが考えられる。この場合、定着ベルト１１の表面と前記電荷調整部との間の距離が軸方向で均一でなければ、定着ベルト１１の表面の帯電量にむらが生じることがある。本実施形態では、電荷付与部３０が誘導加熱ユニット２０に対して固定されるので、電荷付与部３０を適切な位置に容易に設置することが可能である。

本実施形態では、シートＳ上の未定着のトナーＴは正に帯電しているものとする。一方、定着ベルト１１の離型層に用いられるＰＦＡ等のフッ素系樹脂は負に帯電し易い。よって、このままの状態では、正に帯電しているトナーＴが負に帯電している定着ベルト１１の表面に転移するオフセット現象が発生しやすい。そこで、本実施形態では、電荷付与部３０によって、シートＳ上のトナーＴと同極性（すなわち、正の極性）の電荷が定着ベルト１１の表面に付与される。これにより、定着ベルト１１の表面がトナーＴと同じく正に帯電するため、トナーＴが定着ベルト１１の表面に転移することを効果的に抑制することができる。

［電荷付与部の構成］
電荷付与部３０は、放電電極３１と、放電電極３１を挟んで互いに対向する一対の対向電極３２，３３と、これらの電極を保持する電極保持部３４と、誘導加熱ユニット２０のコイル保持部２２に対して電極保持部３４を着脱可能に固定するボルト３５とを備える。

放電電極３１及び対向電極３２，３３は、定着ベルト１１の外周面から離間して配置されている。図３に示すように、放電電極３１は、定着ベルト１１に対向する側の端部に前記幅方向に沿って鋸歯が形成された、板厚の薄い（ｔ０．１）、ステンレス製の平板状電極である。対向電極３２，３３は、放電電極３１に形成された各歯の尖端部３１ａから所定距離だけ離れて配置されたステンレス製の平板状電極である。

放電電極３１には高圧電源（不図示）が接続され、対向電極３２，３３は接地されている。定着部４による定着動作が行われるときに、制御部５の制御により放電電極３１に対して高電圧が印加される。放電電極３１に対して高電圧が印加されると、放電電極３１に形成された各歯の尖端部３１ａと対向電極３２，３３との間で持続的にコロナ放電が発生する。コロナ放電によって発生した正のイオンは、放電電極３１の尖端部３１ａから離れる方向へ移動し、その一部の正のイオンによって定着ベルト１１の表面が正に帯電される。この結果、図５に示すように、負に帯電していた定着ベルト１１の表面が、電荷付与部３０からの正のイオンによって正に帯電し、その状態でニップ部１６へと移動することになる。これにより、ニップ部１６では、シートＳ上のトナーＴと定着ベルト１１の表面とが同極性となるため、定着ベルト１１の表面へのトナーＴの転移を抑制することができる。

［位置決め機構］
次に、図６及び図７を参照しつつ、誘導加熱ユニット２０と定着ベルト１１との距離を一定に保持する位置決め機構４０について説明する。

図６は、誘導加熱ユニット２０及び定着ベルト１１を上方から見た図であり、図７は、誘導加熱ユニット２０及び定着ベルト１１を前記幅方向に沿って横から見た図である。

本実施形態では、位置決め機構４０として、第１位置決め部材２６、第２位置決め部材１９、及び圧縮ばね４１が設けられている。第１位置決め部材２６は、前記幅方向における誘導加熱ユニット２０の両端部に固定されている。第２位置決め部材１９は、定着ベルト１１を保持する保持部材１３の前記幅方向における両端部に固定されている。圧縮ばね４１は、一端が装置本体６に固定されており、他端が誘導加熱ユニット２０に固定されている。

誘導加熱ユニット２０は、装置本体６に対して揺動可能に支持されている。具体的には、誘導加熱ユニット２０は、図７に示すように、支持点２７において装置本体６に対して回動可能に支持されるとともに、圧縮ばね４１によって定着ユニット１０側に付勢されている。

第２位置決め部材１９は略円柱形状であり、その中心軸は、定着ベルト１１の回転軸と一致するように構成されている。

誘導加熱ユニット２０は、圧縮ばね４１によって定着ユニット１０側に付勢されているため、定着ユニット１０が装置本体６の所定位置に装着されると、図７に示すように、第１位置決め部材２６と第２位置決め部材１９とが圧縮ばね４１によって圧接されて、両者の位置関係が固定される。その結果、定着ベルト１１と誘導加熱ユニット２０の誘導コイル２１との間の距離が前記幅方向に沿って均一となり、誘導コイル２１によって定着ベルト１１を均一に加熱することが可能となる。

本実施形態では、電荷付与部３０は、誘導加熱ユニット２０のコイル保持部２２に固定される。第１位置決め部材２６とコイル保持部２２との位置関係は固定されているので、位置決め機構４０によって、定着ベルト１１と電荷付与部３０との間の距離も前記幅方向に沿って均一となる。特に、電荷付与部３０のような非接触式の帯電器を用いる場合には、定着ベルト１１との間の距離を前記幅方に沿って均一に保つことは本来容易ではない。しかし、本実施形態によれば、電荷付与部３０のような非接触式の帯電器であっても、定着ベルト１１との間の距離を前記幅方に沿って容易に均一に保つことができる。

なお、画像形成装置１には、ニップ部１６によるシートＳの搬送方向を適切な方向に調整するために、定着ユニット１０の傾きを調整するための調整機構が設けられている。例えば、定着ユニット１０を支持するために装置本体６に設けられているガイド部材の位置（高さ）を変更することによって、定着ユニット１０の傾きが調整されることがある。本実施形態では、電荷付与部３０が誘導加熱ユニット２０に装着される。よって、前記調整機構によって定着ユニット１０の傾きが変更された場合でも、位置決め機構４０によって誘導加熱ユニット２０と定着ベルト１１との距離が一定に保持されるので、定着ベルト１１と電荷付与部３０との距離も一定に保持される。したがって、本実施形態によれば、電荷付与部３０を適切な位置に容易に設置することが可能である。

また、電荷付与部３０は、飛散した紙粉やトナーによって汚れやすいため、必要に応じて交換される。本実施形態によれば、図２に示すように、誘導加熱ユニット２０における電荷付与部３０の装着位置が、定着ユニット１０が装置本体６から取り外されている状態において外部に露出する位置である。よって、本実施形態によれば、電荷付与部３０を容易に交換することが可能である。

また、本実施形態では、誘導加熱ユニット２０における電荷付与部３０の装着位置が、誘導加熱ユニット２０に対向する定着ベルト１１の外周面の移動方向における下流側の誘導加熱ユニット２０の側面２２ａ（図３及び図７参照）である。したがって、図５に示すように、ニップ部１６に到達する手前で定着ベルト１１の表面が正に帯電される。よって、図３における誘導加熱ユニット２０の上側の側面２２ｂに電荷付与部３０を装着した場合と比較して、定着ベルト１１の表面をより確実に正に帯電させた状態でニップ部１６に到達させることができる。

［変形例］
なお、本実施形態では、シートＳ上のトナーＴが正に帯電している場合について説明したが、シートＳ上のトナーＴが負に帯電している場合には、電荷付与部３０の放電電極３１に負の電圧を印加して定着ベルト１１の表面を負に帯電させればよい。

また、本実施形態では、電荷付与部３０の放電電極３１として、鋸歯が形成されたステンレス製の平板状電極を用いているが、本発明はこれに限定されず、例えば、タングステンワイヤを放電電極３１として用いてもよい。

また、本実施形態では、定着ベルト１１を帯電させる非接触式の帯電器として電荷付与部３０を設けているが、本発明はこれに限定されない。例えば、定着ベルト１１を除電する除電ブラシのような非接触式の除電器（本発明の電荷調整部及び非接触式の除電器の一例）を設ける場合にも本発明を適用できる。この場合にも、誘導加熱ユニット２０に除電器が装着されることにより、定着ベルト１１と除電器との間の距離が前記幅方向に沿って均一となるので、定着ベルト１１を均一に除電することができる。

また、本実施形態では、誘導加熱ユニット２０によって定着ベルト１１を加熱しているが、本発明はこれに限定されず、例えば、誘導加熱ユニット２０によって定着ローラーを加熱する構成にも本発明は適用できる。

１ 画像形成装置
４ 定着部
６ 装置本体
７ 本体カバー
１０ 定着ユニット
１１ 定着ベルト
１２ 加圧ローラー
１３ 保持部材
１４ ニップ形成部材
１５ ガイド板
１６ ニップ部
１９ 第２位置決め部材
２０ 誘導加熱ユニット
２２ コイル保持部
２６ 第１位置決め部材
２７ 支持点
３０ 電荷付与部
３１ 放電電極
３２，３３ 対向電極
３４ 電極保持部
３５ ボルト
４０ 位置決め機構
４１ 圧縮ばね

Claims (5)

1. 装置本体と、
   第１定着部材、及び前記第１定着部材との間でシートが通過するニップ部を形成する第２定着部材を含む定着ユニットと、
   前記装置本体に対して揺動可能に支持され、前記第１定着部材を加熱する誘導加熱ユニットと、
   前記誘導加熱ユニットと前記第１定着部材との距離を一定に保持する位置決め機構と、
   前記誘導加熱ユニットに対して着脱可能に固定され、前記第１定着部材を帯電又は除電する電荷調整部と、
   を備える、画像形成装置。
2. 前記位置決め機構が、前記シートの搬送方向に垂直な幅方向における前記誘導加熱ユニットの両端部に設けられた第１位置決め部材と、前記第１定着部材を保持する保持部材の前記幅方向における両端部に設けられ、前記第１位置決め部材に当接する第２位置決め部材と、前記第１位置決め部材及び前記第２位置決め部材を圧接させる圧縮ばねと、を含む、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記電荷調整部が、非接触式の除電器又は帯電器である、
   請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記定着ユニットが前記装置本体に対して着脱可能であり、
   前記誘導加熱ユニットにおける前記電荷調整部の装着位置が、前記定着ユニットが前記装置本体から取り外されている状態において外部に露出する位置である、
   請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記誘導加熱ユニットにおける前記電荷調整部の装着位置が、前記誘導加熱ユニットに対向する前記第１定着部材の外周面の移動方向における下流側の前記誘導加熱ユニットの側面である、
   請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。

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