JP2020008619A - 定着装置およびこれを備える画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ベルトの蛇行を抑えることができる定着装置およびこれを備える画像形成装置を提供する。【解決手段】定着装置１０１は、１以上の回転軸を有し、ヒータ５９を含む加熱回転体としての加熱ローラ５７と、非回転体である定着パッド５２と、少なくとも前記加熱回転体と定着パッド５２とを囲むように張架されたベルト５１と、定着パッド５２と共にベルト５１を挟み込むことが可能な加圧ローラ５８と、前記加熱回転体に対して回転駆動力を供給する駆動源とを備える。加圧ローラ５８は、定着パッド５２に対して押し付けられた第１モードと、定着パッド５２から離隔している第２モードとをとることができる。前記加熱回転体は、ベルト５１を挟む両端部において前記駆動源から回転駆動力を与えられている。【選択図】図２

Description

本発明は、定着装置およびこれを備える画像形成装置に関するものである。

特開２０１７−５８５８６号公報（特許文献１）に、定着装置の第１の例が記載されている。この例では、加熱ローラーと上加圧ローラーという２つの回転体を取り囲むように定着ベルトが配置されている。上加圧ローラーは移動することができ、定着ベルトに張力が掛かっている状態と、定着ベルトが緩んでいて加熱ローラーと上加圧ローラーとが当接している状態とをとりうる。

特開２０１４−１０６４３３号公報（特許文献２）に、定着装置の第２の例が記載されている。この例では、定着装置の不使用時には支持ロールを操作することにより定着ベルトの張力を緩和することとしている。

特開２０１７−５８５８６号公報 特開２０１４−１０６４３３号公報

定着装置において、加熱ローラと定着パッドとを取り囲むように定着ベルトを配置して、加熱ローラの一端に歯車を設け、この歯車を介して加熱ローラに回転を与えることによって定着ベルトを走行させる構成が考えられる。この場合、定着ベルトの一端と他端との間での周長差、または部品精度に起因して定着ベルトの蛇行が発生する。より詳しく述べれば以下のとおりである。

加熱ローラおよび定着パッドは剛体とみなすことができ、定着ベルトは弾性体とみなすことができる。定着ベルトは剛体同士を結ぶように走行することとなるので、加熱ローラを駆動する力によって加熱ローラが傾きがちとなり、本来は平行であるべき加熱ローラと定着パッドとが平行ではなくなり、その結果、定着ベルトの蛇行を引き起こす。

そこで、本発明は、定着ベルトの蛇行を抑えることができる定着装置およびこれを備える画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に基づく定着装置は、１以上の回転軸を有し、ヒータを含む加熱回転体と、非回転体である定着パッドと、少なくとも上記加熱回転体と上記定着パッドとを囲むように張架されたベルトと、上記定着パッドと共に上記ベルトを挟み込むことが可能な加圧ローラと、上記加熱回転体に対して回転駆動力を供給する駆動源とを備え、上記加圧ローラは、上記定着パッドに対して押し付けられた第１モードと、上記定着パッドから離隔している第２モードとをとることができ、上記加熱回転体は、上記ベルトを挟む両端部において上記駆動源から回転駆動力を与えられている。

本発明によれば、定着ベルトの蛇行を抑えることができる。

本発明に基づく実施の形態１における画像形成装置の概念図である。 本発明に基づく実施の形態２における定着装置の第１モードの概念図である。 本発明に基づく実施の形態２における定着装置の第２モードの概念図である。 本発明に基づく実施の形態２における定着装置を加熱ローラの回転軸に垂直な第１の方向から見た図である。 本発明に基づく実施の形態２における定着装置を加熱ローラの回転軸に垂直な第２の方向から見た図である。 本発明に基づく実施の形態２における定着装置の変形例の図である。 本発明に基づく実施の形態３における定着装置の第１モードの概念図である。 本発明に基づく実施の形態３における定着装置を加熱ローラの回転軸に垂直な第１の方向から見た図である。 本発明に基づく実施の形態３における定着装置の変形例を加熱ローラの回転軸に垂直な第１の方向から見た図である。 本発明に基づく実施の形態４における定着装置を加熱ローラの回転軸に垂直な第１の方向から見た図である。 本発明に基づく実施の形態５における定着装置の第１モードの概念図である。 本発明に基づく定着装置で、ジャムを検知した場合、加圧ローラを前記第２モードに切り替える制御が行なわれる構成の概念図である。 本発明に基づく定着装置で、通過検知部を備える構成の概念図である。

（実施の形態１）
（画像形成装置）
図１を参照して、本発明に基づく実施の形態１における画像形成装置について説明する。

本実施の形態における画像形成装置８０１の概念図を図１に示す。画像形成装置８０１は、筐体１と、筐体１の下部に配置されたカセット４０とを備える。筐体１の内部には、感光体４４、帯電器４６、転写ベルト４７、画像露光装置４８、現像ローラ４５、１次転写ローラ４２、２次転写ローラ４３、定着装置１０１などが配置されている。カセット４０内には１以上の記録媒体２が格納されている。記録媒体２は、たとえば紙であってよいが、紙以外のものであってもよい。転写ベルト４７は無端状であって、循環して走行するように配置されている。

画像形成装置８０１においては、感光体４４の表面が、帯電器４６によって一様に所定電位となるように帯電させられる。この帯電域に対して画像露光装置４８から原稿画像に応じた画像露光が施される。これによって、感光体４４の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像バイアスを印加された現像ローラ４５で現像されて可視トナー像とされる。１次転写ローラ４２にはトナーを引き寄せるバイアスが印加されており、感光体４４の表面の可視トナー像は転写ベルト４７に転写される。

一方、給紙ローラ４１によってカセット４０から記録媒体２が１枚ずつ取り出され、２次転写ローラ４３に搬送される。２次転写ローラ４３にも１次転写ローラ４２と同様に電圧が印加されている。転写ベルト４７は、２次転写ローラ４３と押圧ローラ４９とによって挟まれており、この部分はニップ部３８となっている。記録媒体２がニップ部３８を通過する際には、記録媒体２および転写ベルト４７が２次転写ローラ４３と押圧ローラ４９とによって挟み込まれて押圧される。転写ベルト４７によって搬送された可視トナー像は、ニップ部３８において記録媒体２に転写される。可視トナー像を担持した状態の記録媒体２は、定着装置１０１へと送り込まれる。定着装置１０１の詳細な構成は、後述するいずれかの実施の形態で説明する通りである。すなわち、画像形成装置８０１は、後述のいずれかの定着装置を備える。定着装置では、加熱および加圧が行なわれ、トナーは記録媒体２に定着する。このようにして画像形成が完了した記録媒体２は、出口３９から排出される。

（作用・効果）
本実施の形態では、後述するいずれかの実施の形態で説明するような定着装置を備えているので、定着装置においてベルトの蛇行を抑えることができ、画像形成装置としても信頼性の高い製品とすることができる。

（実施の形態２）
（定着装置）
図２〜図５を参照して、本発明に基づく実施の形態２における定着装置について説明する。

図２に示すように、定着装置１０１は、無端状のベルト５１と、加圧ローラ５８と、ベルト５１の内側に固定的に配置された定着パッド５２とを備える。ベルト５１は、定着ベルトである。定着パッド５２と加圧ローラ５８とがベルト５１を挟み込むように位置付けられており、これらによって定着ニップ部５０が形成されている。定着パッド５２は、ベルト５１の経路を規定している。ベルト５１は定着パッド５２の形状に沿って送られる。図２においては、記録媒体２は、矢印９１に示すように右から左へと送られる。実際には、図１に矢印９１で示したように、定着装置１０１を下から上に向かって記録媒体が通過するものであってもよい。その場合、図２における左が上で、右が下であると解釈すればよい。図２に示した上下左右は、あくまで説明の便宜のためのものであり、絶対的な上下左右と一致しているわけではない。以下の図においても同様である。

定着パッド５２は支持部材５４によって支持されている。加熱ローラ５７の内側にヒータ５９が配置されている。加熱ローラ５７はヒータ５９によって加熱される。図２に示したヒータ５９の形状は模式的に示したものであって、ヒータの形状はこのとおりとは限らない。ベルト５１は加熱ローラ５７に接しているので、ベルト５１も加熱される。ベルト５１は、加熱ローラ５７と定着パッド５２とによって張架されている。加圧ローラ５８は、図示しないモータによって、矢印９２に示す向きに所定の回転速度で回転する。これによりベルト５１が矢印９３に示す向きに送られる。

トナー画像が転写された記録媒体２は、トナー画像が転写された表面を、加熱されたベルト５１に向けた状態で定着ニップ部５０に搬送され、定着ニップ部５０を通過する。定着ニップ部５０を通過する記録媒体２は、ベルト５１と加圧ローラ５８とに挟み込まれることによって押圧されて加熱される。これにより、トナー画像が記録媒体２に定着する。

定着装置１０１のもうひとつのモードを図３に示す。これについて詳しくは後述する。定着装置１０１を異なる向きから見たところを図４に示す。加熱ローラ５７は支持部材１０によって支持されている。定着装置１０１を図４における上から見たところを図５に示す。図４および図５では、支持部材５４は図示省略されている。図５では、支持部材１０は図示省略されている。

本実施の形態における定着装置１０１は、以下のように表現することができる。
定着装置１０１は、加熱回転体としての加熱ローラ５７と、非回転体である定着パッド５２と、少なくとも前記加熱回転体と定着パッド５２とを囲むように張架されたベルト５１と、定着パッド５２と共にベルト５１を挟み込むことが可能な加圧ローラ５８と、前記加熱回転体に対して回転駆動力を供給する駆動源としての駆動歯車１１とを備える。加熱回転体は、１以上の回転軸を有し、ヒータを含むものであればよい。ここで示す例では、加熱回転体としての加熱ローラ５７は１本の回転軸のみを有するが、複数のローラを組み合わせるなどして複数の回転軸を有する構造物を加熱回転体としてもよい。

加圧ローラ５８は、図２に示すように定着パッド５２に対して押し付けられた第１モードと、図３に示すように定着パッド５２から離隔している第２モードとをとることができる。定着装置１０１が定着作業を行なっているときには加圧ローラ５８は第１モードである。一方、たとえば定着装置１０１のウォームアップ時には第２モードとなる。たとえば加圧ローラ５８の温度が上がりすぎた場合にも第２モードとなる。

加熱回転体としての加熱ローラ５７は、図４および図５に示すように、ベルト５１を挟む両端部において駆動源としての駆動歯車１１から回転駆動力を与えられている。加熱ローラ５７の両端部には歯車９が設けられている。駆動歯車１１は歯車９に接している。駆動歯車１１から歯車９を介して回転駆動力を与えられることによって、加熱ローラ５７は図３における矢印９４の向きに回転する。図３に示す第２モードにおいては、加圧ローラ５８は矢印９２の向きに回転し続けてもよく、回転を停止してもよい。

（作用・効果）
本実施の形態では、加熱回転体としての加熱ローラ５７は両端部において駆動源から回転駆動力を与えられているので、加熱ローラ５７を駆動する力は両端部に分散され、加熱ローラ５７が傾く度合は低減される。したがって、加熱回転体と定着パッドとは平行な状態に維持され、定着ベルトの蛇行を抑えることができる。

なお、本実施の形態で示したように、前記第１モードにおいては、前記駆動源から前記加熱回転体への回転駆動力の供給は停止することが好ましい。第１モードにおいては、加圧ローラ５８から回転駆動力が供給されるので、ベルト５１は走行することができる。この場合、加熱回転体の側でさらに回転駆動力を与える必要がなくなる。加圧ローラ５８から供給される回転駆動力によってベルト５１が走行している場合には、ベルト５１のたるみなどを防ぐためには、加熱回転体への独自の回転駆動力の供給はしない方がよい。

なお、前記加熱回転体はトルクリミッタを備え、一定以上のトルクになった場合には、前記駆動源から前記加熱回転体への回転駆動力の供給は停止することが好ましい。この構成を本実施の形態にあてはめた状態の一例を図６に示す。加熱回転体としての加熱ローラ５７がトルクリミッタ１２を備える。一定以上のトルクになった場合には、トルクリミッタ１２の働きにより、駆動源としての駆動歯車１１から加熱ローラ５７への回転駆動力の供給は停止される。この構成を採用することにより、過剰なトルクが作用して加熱回転体などが破損することを防止することができる。図６ではトルクリミッタ１２が歯車９に設けられている例を示したが、トルクリミッタ１２は歯車９の代わりに駆動歯車１１に設けられていてもよい。図６では、加熱ローラ５７の両端において歯車９にトルクリミッタ１２が設けられている例を示したが、加熱ローラ５７の一方の端のみにおいて歯車９にトルクリミッタ１２が設けられていてもよい。トルクリミッタ１２が駆動歯車１１に設けられる場合も同様である。

（実施の形態３）
（定着装置）
図７〜図８を参照して、本発明に基づく実施の形態３における定着装置について説明する。本実施の形態における定着装置１０３を図７および図８に示す。図８は、図７における右側から定着装置１０３を見たところである。

定着装置１０３は、加熱回転体としての加熱ローラ５７と、非回転体である定着パッド５２と、少なくとも前記加熱回転体と定着パッド５２とを囲むように張架されたベルト５１と、定着パッド５２と共にベルト５１を挟み込むことが可能な加圧ローラ５８と、前記加熱回転体と平行に配置され、ベルト５１を介して前記加熱回転体に当接する駆動ローラ１３とを備える。加熱回転体は、１以上の回転軸を有し、ヒータを含むものであればよい。ここで示す例では、加熱回転体としての加熱ローラ５７は１本の回転軸のみを有するが、複数のローラを組み合わせるなどして複数の回転軸を有する構造物を加熱回転体としてもよい。駆動ローラ１３は、中央部分の広い範囲にわたってベルト５１を介して加熱ローラ５７に当接している。

加圧ローラ５８は、定着パッド５２に対して押し付けられた第１モードと、定着パッド５２から離隔している第２モードとをとることができる。図７は第１モードを示している。前記加熱回転体としての加熱ローラ５７は、駆動ローラ１３から回転駆動力を与えられている。図７において、駆動ローラ１３は、矢印９５の向きに回転し、加熱ローラ５７は矢印９４の向きに回転する。その結果、ベルト５１は矢印９３の向きに走行する。図７では記録媒体が矢印９１の向きに進行するので、右側が上流側であって左側が下流側であるということができる。図７に示すように駆動ローラ１３が加熱ローラ５７の上流側に配置されている場合には、ベルト５１がたるまずベルト５１にある程度の張力がかかった状態を維持するためには、ベルト５１の搬送線速は、加圧ローラ５８の線速以下であることが必要である。

（作用・効果）
本実施の形態では、加熱回転体としての加熱ローラ５７は、ベルト５１を介して前記加熱回転体に当接する駆動ローラ１３から回転駆動力を与えられているので、加熱ローラ５７を駆動する力は駆動ローラ１３が当接する一定長さの範囲に均等に分散され、加熱ローラ５７が傾く度合は低減される。したがって、加熱回転体と定着パッドとは平行な状態に維持され、定着ベルトの蛇行を抑えることができる。

なお、図９に示すように、駆動ローラ１３はトルクリミッタ１２を備えることが好ましい。一定以上のトルクになった場合には、トルクリミッタ１２の働きにより、駆動ローラ１３は回転駆動力の供給を停止する。この構成を採用することにより、この構成を採用することにより、過剰なトルクが作用して加熱回転体などが破損することを防止することができる。

（実施の形態４）
（定着装置）
図１０を参照して、本発明に基づく実施の形態４における定着装置について説明する。本実施の形態における定着装置１０５を図１０に示す。定着装置１０５は、基本的な構成においては、実施の形態３で説明したものと同様であるが、さらに以下の構成を備える。

定着装置１０５においては、駆動ローラ１３はベルト５１を介して前記加熱回転体としての加熱ローラ５７に当接していない駆動ローラ両端部を備え、駆動ローラ１３は、駆動ローラ両端部で駆動源としての駆動歯車１１から回転駆動力を与えられている。ここでいう「駆動ローラ両端部」とは、端部１３ａと端部１３ｂとを合わせたものである。

（作用・効果）
本実施の形態においても、実施の形態３で説明した効果を得ることができる。さらに本実施の形態では、駆動ローラ両端部において駆動ローラ１３に回転駆動力を与えているので、駆動ローラ１３に対する回転駆動力の供給を均等に行なうことができ、駆動ローラ１３自体が傾く度合を低減することができる。

（実施の形態５）
（定着装置）
図１１を参照して、本発明に基づく実施の形態５における定着装置について説明する。図７に示した例では、駆動ローラ１３が加熱ローラ５７の上流側に配置されていたが、図１１に示す定着装置１０６のように、駆動ローラ１３が加熱ローラ５７の下流側に配置されていてもよい。図１１に示すように駆動ローラ１３が加熱ローラ５７の下流側に配置されている場合には、ベルト５１がたるまずベルト５１にある程度の張力がかかった状態を維持するためには、ベルト５１の搬送線速は、加圧ローラ５８の線速以上であることが必要である。

（好ましい構成）
これまで説明した各実施の形態に適用可能なこととして、以下のことがいえる。駆動ローラ１３の外周面のうちベルト５１の搬送に寄与しない部分はＰＦＡコーティングされていることが好ましい。この構成を採用することにより、ベルト５１の搬送に寄与しない部分は、トナーの離型性が高い状態にすることができる。

記録媒体２の搬送に関してジャムを検知した場合、加圧ローラ５８を前記第２モードに切り替える制御が行なわれることが好ましい。そのための構成としては、図１２に示すようなものが考えられる。この定着装置は、検知部１４と、制御部１５と、定着装置１０１とを備える。ここでは、定着装置１０１を備える例を示しているが、定着装置１０１に代えて、これまでの実施の形態のいずれかで説明した定着装置であってもよい。検知部１４は、記録媒体２の搬送に関してジャムが発生したときに、そのジャムを検知するための部分である。検知部１４でジャムが検知されたときには、検知部１４から制御部１５にジャムを検知した旨の信号が送られる。制御部１５は、定着装置１０１の加圧ローラ５８を制御し、加圧ローラ５８を第２モードに切り替える。この構成を採用することにより、定着ニップ部５０が解消され、ジャムの復旧のための対応が容易となる。

あるいは、図１３に示すような構成も考えられる。この定着装置は、定着パッド５２より下流側に記録媒体の通過を検知する通過検知部１６を備え、通過検知部１６に所定時間内にＯＮ／ＯＦＦの状態変化がない場合、加圧ローラ５８を前記第２モードに切り替える制御が行なわれる。図１３に示す例では、定着装置はこの制御を行なうために制御部１７を備える。この構成を採用することにより、定着装置を通過した記録媒体２が何らかの事情によりその先で正常に進行しなかった場合に、その異常を自動的に検知することができ、加圧ローラ５８を第２モードにして離隔させることができる。したがって、後続の記録媒体２への定着処理は中止され、ユーザにとっては、異常への対処がしやすくなる。

なお、上記実施の形態のうち複数を適宜組み合わせて採用してもよい。
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１ 筐体、２ 記録媒体、９ 歯車、１０ 支持部材、１１ 駆動歯車、１２ トルクリミッタ、１３ 駆動ローラ、１３ａ，１３ｂ 端部、１４ 検知部、１５，１７ 制御部、１６ 通過検知部、３８ （２次転写のための）ニップ部、３９ 出口、４０ カセット、４１ 給紙ローラ、４２ １次転写ローラ、４３ ２次転写ローラ、４４ 感光体、４５ 現像ローラ、４６ 帯電器、４７ 転写ベルト、４８ 画像露光装置、４９ 押圧ローラ、５０ 定着ニップ部、５１ ベルト、５２ 定着パッド、５４ 支持部材、５７ 加熱ローラ、５８ 加圧ローラ、５９ ヒータ、９１，９２，９３，９４，９５ 矢印、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６ 定着装置、８０１ 画像形成装置。

Claims (9)

1. １以上の回転軸を有し、ヒータを含む加熱回転体と、
   非回転体である定着パッドと、
   少なくとも前記加熱回転体と前記定着パッドとを囲むように張架されたベルトと、
   前記定着パッドと共に前記ベルトを挟み込むことが可能な加圧ローラと、
   前記加熱回転体に対して回転駆動力を供給する駆動源とを備え、
   前記加圧ローラは、前記定着パッドに対して押し付けられた第１モードと、前記定着パッドから離隔している第２モードとをとることができ、
   前記加熱回転体は、前記ベルトを挟む両端部において前記駆動源から回転駆動力を与えられている、定着装置。
2. 前記第１モードにおいては、前記駆動源から前記加熱回転体への回転駆動力の供給は停止する、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記加熱回転体はトルクリミッタを備え、一定以上のトルクになった場合には、前記駆動源から前記加熱回転体への回転駆動力の供給は停止する、請求項１または２に記載の定着装置。
4. １以上の回転軸を有し、ヒータを含む加熱回転体と、
   非回転体である定着パッドと、
   少なくとも前記加熱回転体と前記定着パッドとを囲むように張架されたベルトと、
   前記定着パッドと共に前記ベルトを挟み込むことが可能な加圧ローラと、
   前記加熱回転体と平行に配置され、前記ベルトを介して前記加熱回転体に当接する駆動ローラとを備え、
   前記加圧ローラは、前記定着パッドに対して押し付けられた第１モードと、前記定着パッドから離隔している第２モードとをとることができ、
   前記加熱回転体は、前記駆動ローラから回転駆動力を与えられている、定着装置。
5. 前記駆動ローラは前記ベルトを介して前記加熱回転体に当接していない駆動ローラ両端部を備え、前記駆動ローラは、前記駆動ローラ両端部で駆動源から回転駆動力を与えられている、請求項４に記載の定着装置。
6. 前記駆動ローラの外周面のうち前記ベルトの搬送に寄与しない部分はＰＦＡコーティングされている、請求項４または５に記載の定着装置。
7. 記録媒体の搬送に関してジャムを検知した場合、前記加圧ローラを前記第２モードに切り替える制御が行なわれる、請求項１から６のいずれかに記載の定着装置。
8. 前記定着パッドより下流側に記録媒体の通過を検知する通過検知部を備え、前記通過検知部に所定時間内にＯＮ／ＯＦＦの状態変化がない場合、前記加圧ローラを前記第２モードに切り替える制御が行なわれる、請求項１から７のいずれかに記載の定着装置。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の定着装置を備える、画像形成装置。

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