JP2019061158A - 定着装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】加圧パッドの製造誤差によらずに、加圧パッドの両端のニップ入口位置を中央よりも上流として用紙のシワの発生を抑制することを目的とする。【解決手段】定着装置は、無端ベルトのうち対向部材と加圧パッド85とで挟まれた部分の移動方向において加圧パッド85の下流側に配置され、対向部材との間で無端ベルトを挟まない壁87Bを備える。壁87Bは、移動方向において加圧パッド85に対向する第1面F1を有する。第1面F1は、無端ベルトの幅方向における一端側に位置して加圧パッド85に接触する第1接触部F11と、幅方向における他端側に位置して加圧パッド85に接触する第2接触部F12と、幅方向における中央に位置し、第1接触部F11および第2接触部F12よりも前記移動方向の下流側に位置する中央部F13を有する。中央部F13は、ニップリリース状態において、加圧パッド85と非接触である。【選択図】図4

Description

本発明は、記録媒体に現像剤を定着する定着装置に関する。
従来、定着装置として、加熱ローラと、加熱ローラとの間で無端ベルトを挟む加圧パッドとを備えるものが知られている(特許文献1参照)。具体的に、この技術では、加圧パッドは、ゴムなどの弾性体からなり、用紙の搬送方向において、その上流端縁の両端部が上流端縁の中央部よりも上流側に位置するような形状に形成されている。これにより、用紙が定着装置に搬送されてきた際に、用紙の幅方向の両端部を中央部よりも先に加圧パッドと加熱ローラとの間で挟むことができるので、用紙の幅方向の各端部を幅方向外側に引っ張って、用紙のシワを延ばすことが可能となっている。なお、この技術では、用紙の搬送方向における加圧パッドの下流端面は、露出しており、搬送方向への変形が一様に規制されていない。
特開2007−292948号公報
しかしながら、従来技術のように加圧パッドの下流端面の変形が一様に規制されていない場合、または、加圧パッドの下流端面の変形が一様に規制される場合には、中央と両端のニップ入口位置、つまり上流端の位置は加圧パッドの形状に大きく依存する。しかし、ゴム等の弾性体で形成される加圧パッドの製造誤差は大きいため、例えば従来技術のような加圧パッドの形状としても、両端のニップ入口位置が中央よりも下流になってしまう虞がある。
そこで、本発明は、加圧パッドの製造誤差によらずに、加圧パッドの両端のニップ入口位置を中央よりも上流として用紙のシワの発生を抑制することを目的とする。
前記課題を解決するため、本発明に係る定着装置は、ヒータと、前記ヒータによって加熱される対向部材と、無端ベルトと、前記無端ベルトの内周面に接触し、前記対向部材との間で前記無端ベルトを挟んで弾性変形する加圧パッドと、前記無端ベルトのうち前記対向部材と前記加圧パッドとで挟まれた部分の移動方向において前記加圧パッドの下流側に配置され、前記対向部材との間で前記無端ベルトを挟まない壁と、を備える。
前記壁は、前記移動方向において前記加圧パッドに対向する第1面を有する。
前記第1面は、前記無端ベルトの幅方向における一端側に位置して前記加圧パッドに接触する第1接触部と、前記幅方向における他端側に位置して前記加圧パッドに接触する第2接触部と、前記幅方向における中央に位置し、前記第1接触部および前記第2接触部よりも前記移動方向の下流側に位置する中央部と、を有する。
前記中央部は、前記無端ベルトが前記対向部材と前記加圧パッドとの間で挟まれていないニップリリース状態において、前記加圧パッドと非接触である。
この構成によれば、第1面の中央部が第1接触部および第2接触部よりも移動方向の下流側に位置するので、ニップ時において加圧パッド中央が移動方向下流に変形する一方、加圧パッド両端の移動方向下流への変形は規制される。このため、加圧パッドの製造誤差によらず、加圧パッド中央よりも両端の方が移動方向上流に変形しやすくなり、加圧パッド両端のニップ入口位置を中央よりも上流とすることができるので、用紙のシワの発生を抑制することができる。
本発明によれば、加圧パッドの製造誤差によらずに、加圧パッドの両端のニップ入口位置を中央よりも上流として用紙のシワの発生を抑制することができる。
本発明の一実施形態に係る定着装置を備えた画像形成装置の断面図である。 定着装置の断面図である。 加圧ユニットを分解して示す斜視図である。 ニップリリース状態の加圧ユニットを上から見た平面図(a)と、ホルダを前から見た正面図(b)と、ニップ状態の加圧ユニットを上から見た平面図(c)である。 ニップ状態における加圧ユニットの断面図であり、加圧ユニットの幅方向の端部の断面を示す図(a)と、加圧ユニットの幅方向の中央部の断面を示す図(b)である。 ニップリリース状態における加圧ユニットの断面図であり、加圧ユニットの幅方向の端部の断面を示す図(a)と、加圧ユニットの幅方向の中央部の断面を示す図(b)である。
次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明において、方向は、図1における紙面に向かって右側を「前」、紙面に向かって左側を「後」とし、紙面に向かって手前側を「左」、紙面に向かって奥側を「右」とする。また、紙面に向かって上下方向を「上下」とする。
図1に示すように、レーザプリンタ1は、筐体2内に、給紙部3と、露光装置4と、プロセスカートリッジ5と、定着装置8とを主に備えている。
給紙部3は、筐体2内の下部に設けられ、用紙Sが収容される給紙トレイ31と、用紙押圧板32と、給紙機構33とを主に備えている。給紙トレイ31に収容された用紙Sは、用紙押圧板32によって上方に寄せられ、給紙機構33によってプロセスカートリッジ5に供給される。
露光装置4は、筐体2内の上部に配置され、図示しない光源装置や、符号を省略して示すポリゴンミラー、レンズ、反射鏡などを備えている。露光装置4では、光源装置から出射される画像データに基づく光ビームが、感光体ドラム61の表面で高速走査されることで、感光体ドラム61の表面を露光する。
プロセスカートリッジ5は、露光装置4の下方に配置され、筐体2に設けられたフロントカバー21を開いたときにできる開口から筐体2に対して着脱可能となっている。プロセスカートリッジ5は、ドラムユニット6と、現像ユニット7とを備えている。ドラムユニット6は、感光体ドラム61と、帯電器62と、転写ローラ63とを主に備えている。また、現像ユニット7は、ドラムユニット6に対して着脱可能となっており、現像ローラ71と、供給ローラ72と、層厚規制ブレード73と、トナーを収容する収容部74とを主に備えている。
プロセスカートリッジ5では、感光体ドラム61の表面が、帯電器62により一様に帯電された後、露光装置4からの光ビームによって露光されることで、感光体ドラム61上に画像データに基づく静電潜像が形成される。また、収容部74内のトナーは、供給ローラ72を介して現像ローラ71に供給され、現像ローラ71と層厚規制ブレード73の間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ71上に担持される。現像ローラ71上に担持されたトナーは、現像ローラ71から感光体ドラム61上に形成された静電潜像に供給される。これにより、静電潜像が可視像化され、感光体ドラム61上にトナー像が形成される。その後、感光体ドラム61と転写ローラ63の間を用紙Sが搬送されることで感光体ドラム61上のトナー像が用紙S上に転写される。
定着装置8は、プロセスカートリッジ5の後方に配置されている。トナー像が転写された用紙Sは、定着装置8を通過することでトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙Sは、搬送ローラ23,24によって排紙トレイ22上に排出される。
図2に示すように、定着装置8は、対向部材の一例としての加熱ローラ81と、ヒータ82と、無端ベルト83と、加圧ユニット84と、を備えている。なお、以下の説明では、無端ベルト83の幅方向を単に「幅方向」とも称し、無端ベルト83のうち加熱ローラ81と加圧ユニット84とで挟まれた部分の移動方向を単に「移動方向」とも称し、移動方向および幅方向と垂直な方向を「第1方向」とも称する。本実施形態では、幅方向は、左右方向に沿い、移動方向は、前後方向に沿い、第1方向は、上下方向に沿っている。
加熱ローラ81は、円筒状の部材であり、一例として、アルミニウムなどの金属からなる素管の外周面にフッ素樹脂などからなる離型層を形成することで構成されている。加熱ローラ81は、定着装置8の図示しないフレームに回転可能に支持されており、レーザプリンタ1の筐体2内に設けられた図示しないモータから駆動力が入力されることで図2の時計回りに回転駆動する。
ヒータ82は、加熱ローラ81を加熱するヒータであり、加熱ローラ81の内側に配置されている。ヒータ82としては、例えば、通電によって発光し、輻射熱によって加熱ローラ81を加熱するハロゲンランプを用いることができる。
無端ベルト83は、筒状の部材であり、可撓性を有している。無端ベルト83は、一例として、ステンレス鋼などの金属やポリイミド樹脂などの樹脂などからなる基材の外周面にフッ素樹脂などからなる離型層を形成することで構成されている。無端ベルト83は、加熱ローラ81の回転によって図2の反時計回りに従動回転するように設けられている。
なお、無端ベルト83の内周面83Aには、グリスなどの潤滑剤が配置されている。これにより、無端ベルト83の内周面83Aと加圧ユニット84との摺動性を高めることができるので、無端ベルト83を良好に回転させることができるようになっている。
加圧ユニット84は、加熱ローラ81との間で無端ベルト83を挟むニップ状態(図5参照)と、加熱ローラ81との間で無端ベルト83を挟まないニップリリース状態(図6参照)とを取り得るように構成されている。具体的には、加圧ユニット84は、例えば、図示せぬバネによって加熱ローラ81に向けて付勢されることでニップ状態となり、図示せぬカムによって前記バネの付勢力に抗して加熱ローラ81から離れる方向に押されることでニップリリース状態となる。なお、これとは逆に、加熱ローラ81を加圧ユニット84に向けてバネで付勢することでニップ状態とし、加熱ローラ81をカムによってバネの付勢力に抗して加圧ユニット84から離れる方向に押すことでニップリリース状態としてもよい。
図2および図3に示すように、加圧ユニット84は、加圧パッド85と、ステイ86と、ホルダ87とを備えている。
加圧パッド85は、無端ベルト83の内周面83Aに接触し、加熱ローラ81との間で無端ベルト83を挟んでいる。加圧パッド85は、直方体であり、左右方向に長い長尺状に形成されている。加圧パッド85は、ゴムなどの弾性材料から形成されていることで弾性変形可能となっている。
ステイ86は、加圧パッド85を支持するためのフレームである。ステイ86は、樹脂または金属からなっている。ステイ86は、加圧パッド85が固定される基部86Aと、基部86Aの移動方向の上流端部から加圧パッド85から離れる方向へ延びる上流壁86Bと、基部86Aの移動方向の下流端部から加圧パッド85から離れる方向へ延びる下流壁86Cとを有している。下流壁86Cには、複数の孔H1が形成されている。複数の孔H1には、ホルダ87を下流壁86Cに固定するための複数のネジSCが締結される。
ホルダ87は、樹脂または金属からなっている。ホルダ87は、移動方向においてステイ86と重なる基部87Aと、移動方向においてステイ86と重ならない壁87Bとを有している(図2参照)。基部87Aには、複数のネジSCを挿通可能な複数の孔H2が形成されている。
壁87Bは、ステイ86の基部86Aよりも加熱ローラ81に向けて突出しており、移動方向において加圧パッド85の下流側に配置されている。壁87Bは、加熱ローラ81との間で無端ベルト83を挟まないような高さとなっている。本実施形態では、壁87Bは、無端ベルト83から離れた位置に配置されている。
図4(a)に示すように、壁87Bは、移動方向において加圧パッド85に対向する第1面F1を有している。ここで、図4(a)は、無端ベルト83が加熱ローラ81と加圧パッド85との間で挟まれていないニップリリース状態を示している。このニップリリース状態において、加圧パッド85の壁87Bと対向する対向面85F、詳しくは移動方向で壁87Bと対向する対向面85Fは、移動方向に直交する平面となっている。
第1面F1は、幅方向における一端側に位置する第1接触部F11と、幅方向における他端側に位置する第2接触部F12と、幅方向における中央に位置する中央部F13とを有している。第1接触部F11および第2接触部F12は、加圧パッド85の対向面85Fに沿った平面となっている。第1接触部F11および第2接触部F12は、ニップリリース状態において、加圧パッド85の対向面85Fに接触している。
第1面F1のうち第1接触部F11と第2接触部F12との間の部分は、移動方向の下流側に向けて凹む、連続した曲面F14となっている。これにより、第1面F1の中央付近の部分である中央部F13は、第1接触部F11および第2接触部F12よりも移動方向の下流側に位置している。中央部F13は、ニップリリース状態において、加圧パッド85と非接触となっている。言い換えると、中央部F13は、ニップリリース状態において、加圧パッド85の対向面85Fから離れている。
壁87Bは、第1接触部F11と曲面F14との境界に位置する第1角部C1と、第2接触部F12と曲面F14との境界に位置する第2角部C2とを有している。第1角部C1および第2角部C2は、幅方向において、定着装置8で定着可能な最大用紙の画像形成領域GAよりも外側であって、かつ、最大用紙の幅BSよりも内側に位置している。
図4(b)および図2に示すように、壁87Bは、上下方向、つまり第1方向において、加熱ローラ81と対向する第2面F2を有している。詳しくは、第2面F2は、第1方向において、加熱ローラ81との間に無端ベルト83を介在させた状態で、加熱ローラ81と対向している。言い換えると、第2面F2は、壁87Bの各面のうち加熱ローラ81を向く面である。
第2面F2は、幅方向における一端側に位置する第1端部F21と、幅方向における他端側に位置する第2端部F22と、幅方向における中央に位置する中央部F23とを有している。第1端部F21および第2端部F22は、第1方向に直交する平面となっている。
第2面F2のうち第1端部F21と第2端部F22との間の部分は、下方、つまり第1方向において加熱ローラ81から離れる方向に向けて凹む、連続した曲面F24となっている。これにより、第2面F2の中央付近の部分である中央部F23は、第1端部F21および第2端部F22よりも下側、つまり第1方向において加熱ローラ81よりも遠い側に位置している。言い換えると、図5(a),(b)に示すように、第1方向における、第2面F2の中央部F23と無端ベルト83の内周面83Aとの間隔G1は、第2面F2の第1端部F21および第2端部F22と無端ベルト83の内周面83Aとの間隔G2よりも大きくなっている。ここで、間隔G1,G2は、第2面F2の上流端縁と無端ベルト83の内周面83Aの第1方向における間隔をいう。
図4(b)に示すように、壁87Bは、第1端部F21と曲面F24との境界に位置する第3角部C3と、第2端部F22と曲面F14との境界に位置する第4角部C4とを有している。第3角部C3は、図4(a)の第1角部C1と幅方向で同じ位置に配置され、第4角部C4は、図4(a)の第2角部C2と幅方向で同じ位置に配置されている。そのため、第3角部C3および第4角部C4は、幅方向において、定着装置8で定着可能な最大用紙の画像形成領域GAよりも外側であって、かつ、最大用紙の幅BSよりも内側に位置している。
図5(a)に示すように、第1端部F21および第2端部F22は、ニップ状態において、無端ベルト83から離れている。そして、ニップ状態において、加圧パッド85の幅方向の一端部851は、第2面F2の第1端部F21よりも加熱ローラ81側に突出している。また、ニップ状態において、加圧パッド85の幅方向の他端部852も、第2面F2の第2端部F22よりも加熱ローラ81側に突出している。
次に、本実施形態に係る定着装置8の作用効果について説明する。
図4(a)に示す加圧ユニット84を、ニップリリース状態からニップ状態に変更すると、図4(c)に示すように、加圧パッド85の中央部853が移動方向下流側に変形する。なお、本実施形態では、ニップ状態において、加圧パッド85の中央部853が壁87Bに接触せずに、離れていることとする。一方、加圧パッド85の各端部851,852の移動方向下流側への変形は、壁87Bの第1接触部F11および第2接触部F12によって規制される。
これにより、加圧パッド85の各端部851,852は、中央部853よりも移動方向上流に変形するので、各端部851,852の移動方向上流側の端縁E1,E2が、中央部853の移動方向上流側の端縁E3よりも、上流側に位置することになる(図5(a),(b)も参照)。つまり、加圧パッド85の両端のニップ入口位置を中央よりも上流側とすることができる。
このため、用紙Sが定着装置8に搬送されてきた際に、用紙Sの幅方向の両端部を中央部よりも先に加圧パッド85と加熱ローラ81との間で挟むことができるので、用紙Sの幅方向の各端部を幅方向外側に引っ張って、用紙Sのシワを延ばすことができる。
以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
壁87Bの第1面F1の形状によって加圧パッド85の変形をコントロールするため、加圧パッド85の製造誤差によらずに、加圧パッド85の両端のニップ入口位置を中央よりも上流側としてシワの発生を抑制することができる。
第1方向において、第2面F2の中央部F23と無端ベルト83の内周面83Aとの間隔を、第2面F2の各端部F21,F22と無端ベルト83の内周面83Aとの間隔よりも大きくすることで、第1方向において、壁87Bの幅方向両端部の高さが中央部よりも低くなる。そのため、加圧パッド85の中央部853が壁87Bの中央部の上の空間から下流側に変形することも可能となり、加圧パッド85の中央部853を下流側により変形させて中央部853のニップ入口位置をより下流側に退避させることができるので、用紙Sのシワの発生をより抑制することができる。
第1面F1のうち第1接触部F11と第2接触部F12との間の部分が連続した曲面F14となっているので、例えば第1面の凹んだ部分が段差形状である場合に比べ、ニップ幅やニップ圧の変化を連続的にすることができ、用紙Sのシワの発生をより抑制することができる。
加圧パッド85のうち第1角部C1および第2角部C2によって変形が規制される部分は、画像形成領域GAに形成される画像に悪影響を及ぼすおそれがある。これに対し、本実施形態では、各角部C1,C2が画像形成領域GAの外に位置するので、加圧パッド85のうち各角部C1,C2によって変形が規制された部分が画像形成領域GAに押し付けられるのを抑えることができ、画像品質の悪化を抑えることができる。
また、各角部C1,C2が最大用紙の幅BSよりも内側に位置することで、加圧パッド85のうち各接触部F11,F12によって変形が規制された部分で最大用紙の幅方向両端部に確実にニップ圧を与えることができるので、最大用紙にシワが発生するのを良好に抑制することができる。
加圧パッド85が直方体であるので、例えば加圧パッドが複雑な形状である場合と比べ、加圧パッド85の製造誤差や、加圧パッド85をステイ86に取り付ける際の取付誤差を小さくすることができる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。
前記実施形態では、加圧パッド85を直方体としたが、本発明はこれに限定されず、加圧パッドはどのような形状であってもよい。例えば、加圧パッドを従来技術のような形状としてもよい。詳しくは、加圧パッドを、その上流端縁の両端部が上流端縁の中央部よりも上流側に位置するような形状に形成してもよい。
前記実施形態では、加圧パッド85の中央部853がニップ状態において壁87Bに接触しないように構成したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、加圧パッドの中央部、詳しくは第1面の中央部は、ニップ状態において、壁に接触していてもよい。
前記実施形態では、ヒータ82としてハロゲンランプを例示したが、本発明はこれに限定されず、ヒータは、例えば、カーボンヒータなどであってもよい。
前記実施形態では、対向部材としてヒータを内蔵した加熱ローラ81を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ヒータによって内周面が加熱される無端状の加熱ベルトであってもよい。また、ヒータを対向部材の外部に配置し、対向部材の外周面を加熱する外部加熱方式や、IH(Induction Heating)方式でもよい。また、無端ベルトの内部にヒータを配置し、対向部材を間接的に加熱してもよい。また、対向部材と無端ベルトがそれぞれヒータを内蔵していてもよい。
前記実施形態では、ステイ86に固定されたホルダ87に壁87Bを形成したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、加圧パッドを下側から支持する基部を備えた支持部材を設ける場合には、壁を、基部から加熱ローラ側に突出するように形成してもよい。
前記実施形態では、第1接触部F11および第2接触部F12を平面としたが、本発明はこれに限定されず、第1接触部および第2接触部は、例えば、曲面であってもよい。
前記実施形態では、第1面F1のうち第1接触部F11と第2接触部F12との間の部分を、連続した曲面F14としたが、本発明はこれに限定されず、下流側に凹んだ形状であればどのような形状であってもよい。詳しくは、第1接触部と第2接触部との間の部分を、段差状の凹部やV字状の凹部などとしてもよい。
また、前記した実施形態および変形例で説明した各要素を、任意に組み合わせて実施してもよい。
8 定着装置
81 加熱ローラ
82 ヒータ
83 無端ベルト
83A 内周面
85 加圧パッド
87B 壁
F1 第1面
F11 第1接触部
F12 第2接触部
F13 中央部

Claims (6)

  1. ヒータと、
    前記ヒータによって加熱される対向部材と、
    無端ベルトと、
    前記無端ベルトの内周面に接触し、前記対向部材との間で前記無端ベルトを挟んで弾性変形する加圧パッドと、
    前記無端ベルトのうち前記対向部材と前記加圧パッドとで挟まれた部分の移動方向において前記加圧パッドの下流側に配置され、前記対向部材との間で前記無端ベルトを挟まない壁と、を備え、
    前記壁は、前記移動方向において前記加圧パッドに対向する第1面を有し、
    前記第1面は、
    前記無端ベルトの幅方向における一端側に位置して前記加圧パッドに接触する第1接触部と、
    前記幅方向における他端側に位置して前記加圧パッドに接触する第2接触部と、
    前記幅方向における中央に位置し、前記第1接触部および前記第2接触部よりも前記移動方向の下流側に位置する中央部と、を有し、
    前記中央部は、前記無端ベルトが前記対向部材と前記加圧パッドとの間で挟まれていないニップリリース状態において、前記加圧パッドと非接触であることを特徴とする定着装置。
  2. 前記壁は、前記移動方向および前記幅方向と垂直な第1方向において、前記対向部材と対向する第2面を有し、
    前記第1方向において、前記第2面の前記幅方向における中央部と前記無端ベルトの内周面との間隔は、前記第2面の前記幅方向における両端部と前記無端ベルトの内周面との間隔よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
  3. 前記加圧パッドの前記幅方向の一端部は、前記第2面の前記幅方向の一端部よりも前記対向部材側に突出していることを特徴とする請求項2に記載の定着装置。
  4. 前記第1面のうち前記第1接触部と前記第2接触部との間の部分は、連続した曲面となっていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の定着装置。
  5. 前記加圧パッドの前記壁と対向する対向面は平面であり、
    前記第1接触部および前記第2接触部は、前記対向面に沿った平面であり、
    前記第1接触部と前記曲面との境界に位置する第1角部、および、前記第2接触部と前記曲面との境界に位置する第2角部は、前記幅方向において、定着装置で定着可能な最大用紙の画像形成領域よりも外側であって、かつ、前記最大用紙の幅よりも内側に位置することを特徴とする請求項4に記載の定着装置。
  6. 前記加圧パッドは、直方体であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の定着装置。
JP2017186927A 2017-09-27 2017-09-27 定着装置 Active JP6844484B2 (ja)

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