JP2018116083A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無端ベルトを用紙搬送方向複数個所でロール部材に押し当てる構成の定着器において、押当部材の撓みを放置した場合と比べ、用紙のしわや画質不良の発生を抑える。
【解決手段】加熱ロール１１０と加圧ベルト１２０を備え、加圧ベルト１２０が、加熱ロール１１０に接して循環移動する無端ベルト１２１と、無端ベルト１２１の内側に配置され、加熱ロール１１０の回転方向の相対的な下流側と相対的な上流側との双方において無端ベルト１２１を加熱ロール１１０に押し当てる押当部材１２２と、無端ベルト１２１の内側に配置され、押当部材１２２が受ける反力による押当部材１２２の回転を阻止する回転止部材１２３とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

用紙上の未定着トナー像を加熱および加圧してそのトナー像を用紙上に定着させる定着装置のうち、回転するロール部材とそのロール部材との間に用紙を挿んで通過させる無端ベルトを備えたベルト部材とを有する定着装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。ロール部材に無端ベルトを押し当てる構成の場合、２つのロール部材どうしを互いに押し当てる構成と比べ、通過する用紙を挟んで加熱および加圧する領域（いわゆるニップ領域）を用紙搬送方向に広げることができ、用紙搬送の高速化、画像形成の生産性向上に有利である。

ここで、ニップ領域に用紙が突入する入口部分では、突入の抵抗を下げるために低めのニップ圧（無端ベルトをロール部材に押し当てる圧力）とすることが好ましく、ニップ領域から用紙が抜け出る出口部分では、用紙がロール部材等に巻き付かないように高めのニップ圧とすることが好ましい。特許文献１に開示された定着装置の場合、ニップ領域の入口部分と出口部分のニップ圧を個別に調整するには難がある。

そこで、無端ベルトを、ニップ領域の入口部分と出口部分との双方で別々にロール部材に押し当てる構造を持つ押当部材を考える。その場合、ニップ領域の入口部分の押当てによるロール部材からの反力とニップ領域の出口部分の押当てによるロール部材からの反力とでは、それらの反力の向きが互いに異なり、それらの反力によって押当部材を回転させる向きの力が発生して押当部材が撓み、その撓みにより、用紙にしわを生じさせたり、また、画質不良を発生させるおそれがある。

特開２０１２−１４５７１５号公報

本発明は、上記事情に鑑み、無端ベルトを用紙搬送方向複数個所でロール部材に押し当てる構成において、押当部材の撓みを放置した場合と比べ、用紙のしわや画質不良の発生を抑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、
回転するロール部材、および
前記ロール部材に接して循環移動する無端ベルトと、
前記無端ベルトの内側に配置され、前記ロール部材の回転方向の相対的な下流側と相対的な上流側との双方において該無端ベルトを該ロール部材に押し当てる押当部材と、
前記無端ベルトの内側に配置され、前記押当部材が受ける反力による該押当部材の回転を阻止する回転止部材とを備えたベルト部材を有し、
トナー像を保持して搬送されてきた用紙を前記ロール部材と前記無端ベルトとの間に挟んで通過させることにより該トナー像を該用紙上に定着させることを特徴とする定着装置である。

請求項２は、
前記押当部材が、
前記ロール部材の回転方向の相対的な下流側において前記無端ベルトを該ロール部材に押し当てる第１の押当部材と、
前記ロール部材の回転方向の相対的な上流側において前記無端ベルトを該ロール部材に押し当てる第２の押当部材とを有す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は、前記第１の押当部材が樹脂部材であり、前記第２の押当部材が弾性部材であることを特徴とする請求項２に記載の定着装置である。

請求項４は、
前記回転止部材が、前記回転方向の相対的な下流側および相対的な上流側それぞれに配置された第１の回転止部材と第２の回転止部材とを有し、
前記第１の回転止部材が、前記押当部材を前記回転方向の上流側に向けて押すとともに該押当部材を前記無端ベルトに押し当てる向きに押し、
前記第２の回転止部材が、前記押当部材を前記回転方向の下流側に向けて押すとともに該押当部材を前記無端ベルトに押し当てる向きに押すことを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の定着装置である。

請求項５は、前記押当部材が、前記無端ベルトを、前記ロール部材に、該ロール部材の回転方向の下流側において相対的に強い力で押し当てるとともに、該ロール部材の回転方向の上流側において相対的に弱い力で押し当て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６は、前記回転止部材が、前記押当部材を、前記ロール部材の回転方向について両側から挟むことを特徴とする請求項５に記載の定着装置である。

請求項７は、
請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の定着装置と、
用紙上にトナー像を形成するトナー像形成装置と、
用紙を、前記トナー像形成装置を経由しさらに前記定着装置を経由する搬送経路上を搬送する用紙搬送装置とを備えた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７の画像形成装置によれば、回転止部材により押当部材の撓みが阻止され、この回転止部材を備えていない構成と比べ、用紙のしわや画質不良の発生が抑えられる。

請求項２の定着装置によれば、上流側と下流側とでそれぞれに適した押圧力で無端ベルトをロール部材に押し当てることができる。

請求項３および請求項５の定着装置によれば、ニップ領域への用紙の突入抵抗を下げ、かつ、用紙のロール部材への巻付きを抑えることができる。

請求項４および請求項６の定着装置によれば、押圧部材を回転させるいずれの向きの力による撓みも阻止される。

本発明の画像形成装置の一実施形態であるプリンタの概略構成図である。 図１に示したプリンタに備えられている定着器の模式図である。 図２に示した定着器と同じ定着器であって、押当部材が受ける反力を示した図である。 図２に示した定着器と同じ定着器であって、押当部材が受ける反力を示した図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

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概略構成図である。

図１に示すプリンタ１０はモノクロプリンタであり、このプリンタ１０とは別の装置、例えばパーソナルコンピュータ等で作成された、画像を表す画像信号が、不図示の信号ケーブル等を介してこのプリンタ１０に入力される。プリンタ１０には、このプリンタ１０内の各構成要素の動きを制御する制御部１１が備えられており、画像信号はこの制御部１１に入力される。そして、プリンタ１０では、この制御部１１の制御の下で画像信号に基づく画像の形成が行われる。

この制御部１１は、プログラムを実行するＣＰＵやメモリなどからなる情報処理装置としての機能を備えている。そして、このプリンタ１０は、制御部１１内での制御プログラムの実行により、画像形成のための動作が制御される。

また、このプリンタ１０には、その外壁面に、操作・表示部２９が備えられている。この操作・表示部では、このプリンタ１０への電源のオン／オフ等の各種操作や、このプリンタ１０の状態、例えばプリント中、プリント終了等の各種の表示が行われる。

プリンタ１０の下部には用紙トレイ２１が備えられていて、用紙トレイ２１には、用紙Ｐが積み重なった状態に収容されている。用紙トレイ２１は、用紙Ｐの補給のために、引出し自在に構成されている。用紙トレイ２１に収容される用紙Ｐのサイズはユーザによって変更される場合があり、複数の用紙トレイ２１に異なるサイズや厚みの用紙Ｐが収容される場合もある。そして、実際に用紙トレイ２１に収容されている用紙Ｐのサイズや厚みを制御部１１が認識して各部の制御に用いる。図示は省略するが、このプリンタ１０には、この認識のために必要となるセンサなどによる自動認識の機構、あるいはユーザの入力などによる認識の機構が組み込まれている。

用紙トレイ２１内の用紙Ｐは、ピックアップロール２２およびさばきロール２３により待機ロール２４へと送られる。待機ロール２４に到達した用紙Ｐは、搬送のタイミングが調整されてさらに搬送される。

このプリンタ１０には、矢印Ａで示す向きに回転する円筒状の感光体１２が備えられ、その感光体１２の周囲に、帯電器１３、露光器１４、現像器１５、転写器１６、および感光体クリーナ１７が配備されている。感光体１２、帯電器１３、露光器１４、現像器１５、および転写器１６を併せたものが、本発明に言うトナー像形成装置の一例に相当する。

帯電器１３は、感光体１２の表面を帯電させ、露光器１４は、制御部１１から送られてくる画像信号に従って感光体１２の表面を露光して静電潜像を形成する。静電潜像は現像器１５により現像されてトナー像が形成される。

ここで、上記の待機ロール２４は、感光体１２上のトナー像が、転写器１６に対面した位置に達するタイミングに合わせてその位置に到達するように用紙Ｐを送り出す。そして、感光体１２上に形成されたトナー像は、転写器１６の作用を受け、その送り出されてきた用紙Ｐ上に転写される。これにより、用紙Ｐ上に未定着トナー像が形成される。

未定着トナー像が形成された用紙Ｐは、さらに矢印Ｂ方向に進み、定着器１８を通過する際に加熱および加圧を受けてその用紙Ｐ上にトナー像が定着される。この定着器１８は、内部に熱源１１１を備えた加熱ロール１１０と、無端ベルト１２１を加熱ロール１１０に押し当てる押当部材１２２や回転止部材１２３（図２参照）を内部に備えた加圧ベルト１２０とを有する。そして、定着器１８を通過する用紙Ｐは、それらの加熱ロール１１０と加圧ベルト１２０とに挟まれたニップ領域Ｎ（図２参照）を通過する。その結果、用紙Ｐ上には定着トナー像からなる画像が形成される。この定着器１８は、本発明の定着装置の一実施形態に相当する。

定着器１８を通過した用紙Ｐは、排出器１９に向かって矢印Ｃ方向に進み、さらに、その排出器１９によってさらに矢印Ｄ方向に送られて排紙台２０上に排出される。

図２は、図１に示したプリンタに備えられている定着器の模式図である。

この定着器１８は、前述の通り、加熱ロール１１０と加圧ベルト１２０とを備えている。そして、この定着器１８は、トナー像を保持して搬送されてきた用紙を、加熱ロール１１０と、加圧ベルト１２０を構成している無端ベルト１２１との間に挟んでニップ領域Ｎを通過させ、その間に用紙上のトナー像を加熱および加圧することにより、そのトナー像を用紙上に定着させる。これら加熱ロール１１０および加圧ベルト１２０は、本発明にいう、それぞれロール部材およびベルト部材の各一例に相当する。

加熱ロール１１０は中空の円筒形状を有し、矢印Ｒ方向に回転する。その加熱ロール１１０の内部には、電力の投入を受けて加熱ロール１１０をその内側から熱する熱源１１１が配置されている。

また、加熱ベルト１２０は、無端ベルト１２１と、その無端ベルト１２１の内側に配置された、押当部材１２２、回転止部材１２３、およびフェルト部材１２４を有する。

無端ベルト１２１は、加熱ロール１１０に押し当てられ、加熱ロール１１０の矢印Ｒ１方向への回転に伴って矢印Ｒ２方向に従動回転する部材である。

また、フェルト部材１２４には、潤滑剤が含浸されていて、無端ベルト１２１の回転により、その無端ベルト１２１の内面に潤滑剤を塗布する役割を担っている。

また、押当部材１２２は、加熱ロール１１０の回転方向（矢印Ｒ１方向）についての相対的な下流側（ここではニップ領域Ｎの出口付近）と相対的な上流側（ここではニップ領域Ｎの入口付近）との双方において無端ベルト１２１を加熱ロール１１０に押し当てる部材である。

また、回転止部材１２３は、無端ベルト１２１が加熱ロール１１０に押し当てられるように、押当部材１２２を加熱ロール１１０に向けて押している。また、この回転止部材１２３は、無端ベルト１２１を加熱ロール１１０に押し当てたことによって押当部材１２２が受ける、加熱ロール１１０からの反力による、押当部材１２２の回転を阻止している。

ここで、押当部材１２２は、第１の押当部材１２２ａと第２の押当部材１２２ｂとで構成されている。第１の押当部材１２２ａは、樹脂部材であって、加熱ロール１１０の回転方向（矢印Ｒ１方向）についての相対的な下流側（ここではニップ領域Ｎの出口付近）の第１の押当部１２７ａにおいて、無端ベルト１２１を加熱ロール１１０に押し当てている。また、第２の押当部材１２２ｂは、板ばね１２５とフェルト１２６とからなる弾性部材であって、第１の押当部材１２２ａに支持されている。そして、この第２の押当部材１２２ｂは、加熱ロール１１０の回転方向（矢印Ｒ１方向）についての相対的な上流側（ここではニップ領域Ｎの入口付近）の第２の押当部１２７ｂにおいて、無端ベルト１２１を加熱ロール１１０に押し当てている。そして、第１の押当部材１２２ａは、無端ベルト１２１を相対的に強い力で加熱ロール１１０に押し当て、これにより、ニップ領域Ｎを抜け出た用紙が加熱ロール１１０の巻付きことを防止している。また、第２の押当部材１２２ｂは、板ばね１２５とフェルト１２６とからなる弾性部材によって無端ベルト１２１を相対的に弱い力で加熱ロール１１０に押し当て、これにより、ニップ領域Ｎへの用紙の突入抵抗を低減させている。これら第１の押当部材１２２ａおよび第２の押当部材１２２ｂは、図２の紙面に垂直な方向に、無端ベルト１２１の図２の紙面に垂直な方向の幅とほぼ同じ長さを有する部材である。

また、回転止部材１２３も、押当部材１２２と同様、加熱ロール１１０の回転方向（矢印Ｒ１方向）についての相対的な下流側および相対的な上流側のそれぞれに配置された第１の回転止部材１２３ａおよび第２の回転止部材１２３ｂを有する。これら第１の回転止部材１２３ａおよび第２の回転止部材１２３ｂは、図２の紙面に垂直な方向に無端ベルト１２１の幅を越えて延び、無端ベルト１２１からはみ出た両端部が不図示のフレームに支持されている部材である。

ここで、第１の回転止部材１２３ａは、押当部材１２２を無端ベルト１２１に押し当てる向きに押すとともに、その押当部材１２２を、加熱ロール１１０の回転方向（矢印Ｒ１方向）についての上流側に向けて押している。また、第２の回転止部材１２３ｂは、押当部材１２２を無端ベルト１２１に押し当てる向きに押すとともに、その押当部材１２２を、加熱ロール１１０の回転方向（矢印Ｒ１方向）についての下流側に向けて押している。すなわち、これは、第１の回転止部材１２３ａと第２の回転止部材１２３ｂとからなる回転止部材１２３が、押当部材１２２を、加熱ロール１１０の回転方向（矢印Ｒ１方向）について、下流側と上流側とから挟んでいることを意味している。そして、この構造により、押当部材１２２が受ける反力による押当部材１２２の回転、および用紙のしわや画質不良を生じるほどの押当部材１２２の撓みを防止している。

回転止部材１２３を上記の構造にした理由について、図３，図４を参照して説明する。

図３，図４は、図２に示した定着器と同じ定着器であって、押当部材が受ける反力を示した図である。これら図３，図４では、図示の煩雑さを避けるため、符号の一部を省略している。

前述の通り、押当部材１２２は、樹脂部材からなる第１の押当部材１２２ａと弾性部材（板ばね１２５とフェルト１２６（図２参照））からなる第２の押当部材１２２ｂとを有し、第１の押当部材１２２ａはニップ領域Ｎの出口付近の第１の押当部１２７ａで無端ベルト１２１を加熱ロール１１０に押し当て、第２の押当部材１２２ｂはニップ領域Ｎの入口付近の第２の押当部１２７ｂで無端ベルト１２１を加熱ロール１１０に押し当てている。このため、押当部材１２２は、第１の押当部１２７ａではべクトルＶ１の向きの反力を受け、第２の押当部１２７ｂではべクトルＶ２の向きの反力を受ける。

これらベクトルＶ１とベクトルＶ２とでは向きが互いに異なっている。そこで、ここでは、図３に示すように、ベクトルＶ２を、ベクトルＶ１と同じ向きの成分Ｖ２１と、それに直交する成分Ｖ２２とに分解して考える。ここには、ベクトルＶ１と同じ向きの成分Ｖ２１だけでなく、それと直交する成分Ｖ２２が存在する。この直交する成分Ｖ２２は、押当部材１２２を、加熱ロール１１０の回転方向（矢印Ｒ１方向）についての上流側に動かそうとする力である。ここではこの力に対抗するために、第２の回転止部材１２３ｂで、押当部材１２２を、加熱ロール１１０の回転方向（矢印Ｒ１方向）についての下流側に押している。

図３は、第１の押当部１２７ａが受ける反力（ベクトルＶ１）を中心に考えたが、次に、図４に示すように、第２の押当部１２７ｂが受ける反力（ベクトルＶ２）を中心に考える。すなわち、今度は、図４に示すように、ベクトルＶ１をベクトルＶ２と同じ向きの成分Ｖ１１とそれに直交する成分Ｖ１２とに分けて考える。ここには、ベクトルＶ２と同じ向きの成分Ｖ１１だけでなく、それと直交する成分Ｖ１２が存在する。この直交する成分Ｖ１２は、押当部材１２２を、加熱ロール１１０の回転方向（矢印Ｒ１方向）についての下流側に動かそうとする力である。ここではこの力に対抗するために、第１の回転止部材１２３ａで、押当部材１２２を、加熱ロール１１０の回転方向（矢印Ｒ１方向）についての上流側に押している。すなわち、第１の回転止部材１２３ａと第２の回転止部材１２３ｂとからなる回転止部材１２３は、加熱ロール１１０の回転方向（矢印Ｒ１方向）についての下流側と上流側とから押当部材１２２を挟んでいる。これにより、反力による押当部材１２２の回転や撓みが抑えられて押当部材１２２の姿勢が安定し、ニップ領域Ｎを通過する用紙へのしわの発生やその用紙上のトナー像の乱れによる画質不良の発生が抑えられる。

なお、ここでは、加熱ロール１１０と加圧ベルト１２０とを有する定着器１８を取り上げて説明したが、ベルト側が加熱の役割を担いロール側が加圧の役割を担うタイプの定着器にも、本発明を適用することができる。

またここでは、図１に示すモノクロプリンタ１０に本発明を適用した例について説明したが、本発明は、例えばタンデム型のカラープリンタ等、用紙上のトナー像を加熱および加圧して定着する定着器を備えた画像形成装置に広く適用することができる。

１０ プリンタ
１２ 感光体
１８ 定着器
１１０ 加熱ロール
１２０ 加圧ベルト
１２１ 無端ベルト
１２２ 押当部材
１２２ａ 第１の押当部材
１２２ｂ 第２の押当部材
１２３ 回転止部材
１２３ａ 第１の回転止部材
１２３ｂ 第２の回転止部材
１２４ フェルト部材
１２５ 板ばね
１２６ フェルト
１２７ａ 第１の押当部
１２７ｂ 第２の押当部

Claims (7)

1. 回転するロール部材、および
   前記ロール部材に接して循環移動する無端ベルトと、
   前記無端ベルトの内側に配置され、前記ロール部材の回転方向の相対的な下流側と相対的な上流側との双方において該無端ベルトを該ロール部材に押し当てる押当部材と、
   前記無端ベルトの内側に配置され、前記押当部材が受ける反力による該押当部材の回転を阻止する回転止部材とを備えたベルト部材を有し、
   トナー像を保持して搬送されてきた用紙を前記ロール部材と前記無端ベルトとの間に挟んで通過させることにより該トナー像を該用紙上に定着させることを特徴とする定着装置。
2. 前記押当部材が、
   前記ロール部材の回転方向の相対的な下流側において前記無端ベルトを該ロール部材に押し当てる第１の押当部材と、
   前記ロール部材の回転方向の相対的な上流側において前記無端ベルトを該ロール部材に押し当てる第２の押当部材とを有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記第１の押当部材が樹脂部材であり、前記第２の押当部材が弾性部材であることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記回転止部材が、前記回転方向の相対的な下流側および相対的な上流側それぞれに配置された第１の回転止部材と第２の回転止部材とを有し、
   前記第１の回転止部材が、前記押当部材を前記回転方向の上流側に向けて押すとともに該押当部材を前記無端ベルトに押し当てる向きに押し、
   前記第２の回転止部材が、前記押当部材を前記回転方向の下流側に向けて押すとともに該押当部材を前記無端ベルトに押し当てる向きに押すことを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記押当部材が、前記無端ベルトを、前記ロール部材に、該ロール部材の回転方向の下流側において相対的に強い力で押し当てるとともに、該ロール部材の回転方向の上流側において相対的に弱い力で押し当てることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
6. 前記回転止部材が、前記押当部材を、前記ロール部材の回転方向について両側から挟むことを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
7. 請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の定着装置と、
   用紙上にトナー像を形成するトナー像形成装置と、
   用紙を、前記トナー像形成装置を経由しさらに前記定着装置を経由する搬送経路上を搬送する用紙搬送装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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