JP2018146875A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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そこで、省エネ性能を向上すると共にウェイトタイムを短縮させることを目的として、ウォームアップ時に加圧ローラを定着ローラから離間させる技術が開示されている(例えば「特許文献1」参照)。
本発明は、上述した問題点を解決し、省エネルギ性能を維持しつつウォームアップ時間を短縮することが可能な定着装置及びこれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。
中間転写ベルト78は、3個のローラ82,83,84によって張架及び支持されると共に、2次転写バックアップローラ82の回転駆動力によって図1に矢印で示す方向に走行駆動される。各1次転写ローラ79Y,79M,79C,79Kには、上述したトナーとは逆極性の転写バイアスが印加される。
先ず、帯電装置75と対応する位置において、各感光体ドラム5の表面が一様に帯電される(帯電工程)。その後、各感光体ドラム5の表面は各現像装置76の下方に配設された露光部3から発せられたレーザ光Lの照射位置に到達し、この位置での露光走査により各色に対応した静電潜像が各感光体ドラム5の表面に形成される(露光工程)。
次に各感光体ドラム5の表面は、中間転写ベルト78及び各1次転写ローラ79との対向位置に到達する。各1次転写ローラ79は、それぞれ中間転写ベルト78を各感光体ドラム5との間に挟み込んで1次転写ニップ部を形成している。この1次転写ニップ部において、中間転写ベルト78が図1の矢印方向に走行して各1次転写ニップ部を順次通過することにより、各感光体ドラム5上のトナー像が中間転写ベルト78上に重畳転写される(1次転写工程)。このとき、各感光体ドラム5上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
この一連の動作によって各作像部4での作像プロセスが完了し、各感光体ドラム5上から中間転写ベルト78上に重畳転写された各色トナー像により、中間転写ベルト78上にフルカラー画像が形成される。
給送された被記録媒体Pは、停止しているレジストローラ対98のローラ間で一時停止される。そして、中間転写ベルト78上のトナー像が2次転写ニップ部に到達するタイミングに合わせてレジストローラ対98が回転駆動されることにより、被記録媒体Pが2次転写ニップ部に向けて給送される。この一連の動作により、被記録媒体P上に所望のカラー画像が転写される。
被記録媒体Pへの画像転写が完了した中間転写ベルト78は、走行により中間転写クリーニング部80と対応する位置に到達し、この位置において中間転写ベルト78上の未転写トナーが回収され、中間転写ベルト78上で行われる被記録媒体Pへの転写プロセスが完了する。
画像が定着された被記録媒体Pは排紙ローラ対99を介して機外へと排出され、装置本体1aの上部に設けられたスタック部100上に出力画像として順次スタックされる。この一連の動作により、プリンタ1における画像形成プロセスが完了する。
定着部である定着装置20は、図2に示すように、ベルト部材としての定着ベルト21、ニップ形成部材26、加熱部材22、補強部材23、熱源としてのヒータ25、加圧回転体としての加圧ローラ31、温度センサ40、接離機構50等を有している。
定着ベルト21は、薄肉で可撓性を有する無端状ベルトであり、図2において矢印で示す反時計回り方向に走行駆動される。定着ベルト21は、ニップ形成部材26との当接面である内周面21a側から、基材層、弾性層、離型層が順次積層されて構成されており、全体の厚みが1mm以下となるように設定されている。
定着ベルト21の弾性層は、層厚が100〜300μmのシリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料によって構成されている。弾性層を設けることにより、後述する定着ニップ部において定着ベルト21の表面に微小な凹凸が形成されることがなくなり、被記録媒体P上のトナー像に対して均一に熱が伝達されていわゆるユズ肌画像の発生が抑制される。
定着ベルト21の直径は15〜120mmとなるように設定されており、本実施形態では30mmに設定されている。
加圧レバー51の他端側には加圧スプリング53の一端が接続されており、加圧スプリング53の他端には保持板53aを介して、図示しないモータにより回転駆動される偏心カム52が当接配置されている。
これに対し、通常の定着工程時以外の場合(例えばジャム処理時や待機時等)には、偏心カム52がその小径部を保持板53aに当接させる状態を占め、加圧ローラ31は定着ベルト21から離間する、または定着ベルト21に対しての圧接力を減少される。
装置本体1aに設けられた図示しない電源スイッチが投入されると、ヒータ25に電力が供給されると共に加圧ローラ31が図2において時計回り方向に回転を開始する。加圧ローラ31の回転に伴い、その摩擦力によって定着ベルト21も図2において反時計回り方向への従動を開始して走行駆動される。その後、給紙部12から被記録媒体Pが給送され、2次転写ニップ部において被記録媒体P上に未定着のトナー像が転写される。
なお、弾性層33を発泡性シリコーンゴム等のスポンジ状材料で形成した場合には、定着ニップ部に作用する加圧力を減少させることができるため、ニップ形成部材26に生じる撓みを軽減することができる。さらに、加圧ローラ31の断熱性が高められるので定着ベルト21の熱が加圧ローラ31側に移動しにくくなり、定着ベルト21の加熱効率を向上することができる。
また本実施形態では、定着ベルト21の直径が加圧ローラ31の直径よりも大きくなるように形成することも可能であるが、定着ベルト21の直径と加圧ローラ31の直径との関係にかかわらず、加圧ローラ31の加圧力が加熱部材22に作用しないように構成されている。
定着ベルト21は定着ニップ部を除く位置で加熱部材22によって全体的に加熱され、加熱された定着ベルト21の表面から被記録媒体P上の未定着画像Tに熱が加えられる。なおヒータ25の出力制御は、定着ベルト21の表面に対するサーミスタ等の温度センサ40による温度検知結果に基づいて行われる。また、このようなヒータ25の出力制御により、定着ベルト21の温度(定着温度)を所望の温度に設定することができる。
すなわち、比較的簡易な構成で効率よく定着ベルト21を加熱することができるので、ウォームアップ時間やファーストプリントタイムが短縮されると共に装置の小型化を達成することができる。
さらに、加熱部材22と定着ベルト21とが接近することにより可撓性を有する定着ベルト21の円形姿勢がある程度維持されるため、定着ベルト21の変形に起因する劣化や破損を軽減することができる。また、加熱部材22と定着ベルト21との摺動抵抗を低下させるため、加熱部材22の摺接面を摩擦係数の低い材料で形成したり内周面21aにフッ素を含む材料からなる表面層を形成したりすることも可能である。
また、補強部材23のヒータ25に対向する面の一部または全面に、断熱部材を設けたりBA処理や鏡面研磨処理を施したりしてもよい。この構成により、ヒータ25から補強部材23に向かう熱(補強部材23を加熱する熱)が加熱部材22の加熱にも用いられることとなるため、加熱部材22及び定着ベルト21の加熱効率をさらに向上することができる。
加圧ローラ34に対向配置されたニップ形成部材61は、断面コ字形状を呈する荷重支持部材61aと、荷重支持部材61aの定着ニップ部側に形成されたニップ形成面上に設けられた弾性部を構成する弾性部材61bとを有している。弾性部材61bは、定着ベルト21及び加圧ローラ31と同様に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料によって構成されており、接着剤や粘着テープ等の固定手段によって荷重支持部材61aに固定されている。
また、画像を形成する各作像部4と、各作像部4にて形成された画像を被記録媒体Pに転写させる2次転写ローラ89と、2次転写ローラ89にて被記録媒体P上に転写された画像を定着させる定着装置55とを有するプリンタ1により、熱効率がよく省エネルギ性能を維持しつつウォームアップ時間を短縮することが可能な画像形成装置を提供することができる。
加圧ローラ35は、加圧ローラ31と同様に芯金32の表面に弾性層33を有しているが、弾性層33の厚みが2mm以下となるように構成されている。
弾性層33の厚みが大きすぎると熱容量が大きくなり、結果として省エネルギ性能が低下するが、弾性層33の厚みを2mm以下とすることにより熱容量が大きくなりすぎず、省エネルギ性能が低下することを抑制することができ、第1の実施形態と同様に熱効率がよく省エネルギ性能を維持しつつウォームアップ時間を短縮することが可能な定着装置56を提供することができる。
この定着装置57では、ニップ形成部材62の定着ニップ部側に形成されたニップ形成面上に、弾性部材61bと同様に構成され弾性部を構成する弾性部材62aが設けられている。弾性部材62aは、接着剤や粘着テープ等の固定手段によってニップ形成部材62に固定されている。
このような構成でも、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
この定着装置58は、上述した定着装置55と比較すると、ニップ形成部材61に代えてニップ形成部材63を用いる点においてのみ相違しており、他の構成は同一である。
加圧ローラ34に対向配置されたニップ形成部材63は、ニップ形成面63cを構成する部材及びこの部材の両端部から延出した2本の脚部を有する荷重支持部材63aと、弾性部材61bと同様の弾性部材63bとを有している。
ニップ形成部材63は、弾性部材63b側の形状、すなわちニップ形成面63cの形状が、弾性部材63bよりも加圧ローラ34側に中心を有する円弧状となるように形成されている。具体的には、摺動部材27が当接する加圧ローラ34の外周面を構成する円弧形状と相似形状となるように形成されている。弾性部材63bは、接着剤や粘着テープ等の固定手段によって荷重支持部材63aのニップ形成面63cに固定されている。
この構成により、ニップ形成面63cが曲率を有しているので、弾性部材63bとして厚みの薄いものを用いても定着ニップ部のニップ幅を容易に確保することができ、スティックスリップ等の異音問題が発生することを抑制することができる。
上述の構成により、第1ないし第4の実施形態に比して弾性部材64bを強固に固定することができるので、弾性部材の移動や剥離に伴う定着不良の発生を抑制することができる。
ニップ形成部座65は、荷重支持部材64aと同様に構成された荷重支持部材65aと、弾性部材64bと同様に弾性部を構成する弾性部材65bとを有している。荷重支持部材65aのニップ形成面側には複数の突起部65cが植設されている。複数の突起部65cは、荷重支持部材65aのニップ形成面中央部から両側部に向かうに連れて、その高さが徐々に高くなるように形成されている。
上述の構成により、第5の実施形態に比して定着ベルト21の走行方向における面圧分布に対して複数の突起部65cが及ぼす影響を複数の突起部64cに比して小さくすることができ、定着不良の発生をさらに抑制することができる。
4Y,4M,4C,4K 作像部
21 ベルト部材(定着ベルト)
25 熱源(ヒータ)
27 摺動部材
33 弾性層
34,35 加圧回転体(加圧ローラ)
55,56,57,58 定着装置
61,62,63,64,65 ニップ形成部材
61b,62a,63b,64b,65b 弾性部(弾性部材)
64c,65c 突起部
89 転写部(2次転写ローラ)
P 被記録媒体
Claims (8)
- 無端状で走行可能なベルト部材と、前記ベルト部材を加熱する熱源と、前記ベルト部材に接触して前記ベルト部材を走行駆動する回転自在な加圧回転体と、前記ベルト部材の内周面側に配設され前記加圧回転体とによりニップ部を形成するニップ形成部材とを有し、前記ニップ部にて被記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置において、
前記加圧回転体は弾性層を有しておらず、前記ニップ形成部材は前記ニップ部側に弾性部を有することを特徴とする定着装置。 - 請求項1記載の定着装置において、
前記加圧回転体は厚さ2mm以下の弾性層を有することを特徴とする定着装置。 - 請求項1または2記載の定着装置において、
前記ニップ形成部材は前記弾性部を保持する複数の突起部を有することを特徴とする定着装置。 - 請求項3記載の定着装置において、
前記各突起部は前記ニップ形成部材の中央部から両側部に向かうに連れてその高さが徐々に高くなるように形成されていることを特徴とする定着装置。 - 請求項1ないし4の何れか一つに記載の定着装置において、
前記弾性部はその厚みが0.5〜3mmであることを特徴とする定着装置。 - 請求項1ないし5の何れか一つに記載の定着装置において、
前記ベルト部材と前記弾性部との間に摺動部材を有することを特徴とする定着装置。 - 請求項1ないし6の何れか一つに記載の定着装置において、
前記ニップ形成部材は前記弾性部側の形状が前記弾性部よりも前記加圧回転体側に中心を有する円弧状であることを特徴とする定着装置。 - 画像を形成する作像部と、前記作像部にて形成された画像を被記録媒体に転写させる転写部と、前記転写部にて被記録媒体上に転写された画像を定着させる定着部とを有し、前記定着部として請求項1ないし7の何れか一つに記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
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2017
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