JP3711717B2 - 定着装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真式のプリンタ、複写機などの画像形成装置に備えられる定着装置に係り、さらに詳しくは、熱圧力定着するための定着ベルトの斜行を防止する寄り止め部材を備えた定着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真プロセスを利用したプリンタ、複写機などの画像形成装置には、記録媒体としてのシート上に保持された未定着のトナー像を定着する定着装置が備えられている。定着方式には種々の方式があるが、一般に、圧力加熱定着方式が広く採用されている。この圧力加熱定着方式による定着装置には、回転部材の具体的な形態から、ベルト方式や、熱ローラ方式などがある。ベルト方式の定着装置としては、例えば、特開平6−318001号に開示されるものがある。
【0003】
上記公報(特開平6−318001号)に開示されるようなベルト方式の定着装置は、駆動ローラと、熱源を内蔵した加熱ローラと、これら一対のローラ間に掛け渡されて走行する定着ベルトと、を有し、定着ベルトは加熱ローラからの熱により所定温度まで昇温する。このベルト方式の定着装置では、未定着トナーを保持したシートは定着ベルトに向かい合うようにして搬送されるので、シート上の未定着トナーは、定着ベルトと加圧ローラとが圧接するニップ部に達する前に、定着ベルトからの輻射熱によりある程度予熱されている。このため、ベルト方式の定着装置では定着ベルトのニップ部における温度をローラ定着方式に比べて低く設定でき、省エネルギ化およびクイックプリントの要請に合致した定着装置である。さらに、ニップ部温度を比較的低く設定できるのに伴ってトナーが必要以上に溶融されることがないので、定着ベルトへのトナーの転写つまりオフセット現象を防止する離型剤(例えば、シリコンオイル)の塗布量をローラ定着方式の十分の一程度の量に減らすことが可能である、という利点もある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記の利点がある反面、ベルト方式の定着装置では、一対のローラ間に掛け渡されて走行駆動する定着ベルトが斜行すると、当該定着ベルトが破損したり、定着画像に画像ノイズが発生したりする虞がある。
【0005】
このため、ベルト方式の定着装置では、一般的に、定着ベルト走行時におけるベルト斜行を防止するため、一方のローラ(例えば、加熱ローラ)の両端部に、寄り止め部材としてガイドリングなどが取り付けられている。
【0006】
しかしながら、従来のガイドリングを取り付けたベルト方式の定着装置であっても定着ベルトの斜行や損傷が散見されており、そのため、定着ベルトの斜行をより確実に防止し得る寄り止め部材の開発が要請されていた。
【0007】
本発明は、かかる要請に応えるべくなされたものであり、定着ベルトの斜行や損傷を確実に防止し得る寄り止め部材を備え、もって、画像ノイズが発生することを防止した定着装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項1に記載の発明は、シート上に保持されたトナー像を熱圧力定着するために一対のローラ間に掛け渡されて走行する定着ベルトと、
前記少なくとも一方のローラに取り付けられ、前記定着ベルトの走行時におけるベルト斜行を防止する寄り止め部材と、を有してなる定着装置において、
前記寄り止め部材は、前記ローラが挿通される基部と、前記基部の長手方向両端部のうち前記定着ベルトに向かい合う側の端部に設けられ、前記基部の内周面に対して略直交して立ち上がる第1壁面部と、前記第1壁面部に連続して径方向外方に延伸し、かつ、前記基部の他方の端部に向けて傾斜する第2壁面部と、を有し、
前記第2壁面部の前記第1壁面部に対する傾斜角度θは、2度<θ<32度であることを特徴とする定着装置である。
【0009】
ローラ外周面に対して略直交する第1壁面部と、第1壁面部に連続して傾斜する第2壁面部とを形成した寄り止め部材により、寄り止め部材がローラに対して多少傾いたとしても定着ベルトが第2壁面部に乗り上げることがなくなり、定着ベルトの斜行や損傷がなくなる。もって、かかる寄り止め部材を備えた定着装置では、定着ベルトの斜行や損傷に起因する画像ノイズが発生することがない。
【0010】
また、請求項2に記載の定着装置は、前記寄り止め部材は、前記ローラと同期して回転することを特徴とする。
【0011】
かかる構成によれば、寄り止め部材はローラと同期して回転するので、相対的に見れば、定着ベルトの縁は寄り止め部材の表面に対してほとんど摺動しないことになり、定着ベルトの走行安定性が高まる。
【0012】
また、請求項3に記載の定着装置は、前記ローラは、前記定着ベルトが走行する大径部と、前記寄り止め部材が取り付けられる小径部との間に段差部を有し、前記寄り止め部材の前記第1壁面部と前記段差部との間に形成される軸方向の隙間を、前記定着ベルトが入り込まない寸法に設定したことを特徴とする。具体的には、前記軸方向の隙間は2mm以下の寸法に設定するのがよい。
【0013】
かかる構成によれば、寄り止め部材の基部内周面とローラ外周面との間の隙間に定着ベルトが入り込まず、さらに、寄り止め部材の第1壁面部とローラの段差部との間に形成される軸方向の隙間に定着ベルトが入り込まない。これにより、定着ベルトが斜行したり破損したりすることがない。
【0014】
また、請求項4に記載の定着装置は、前記寄り止め部材は、繊維質の添加物を含まない素材から形成されることを特徴とする。具体的には、寄り止め部材はポリイミド樹脂から形成するとよい。
【0015】
かかる構成によれば、寄り止め部材の表面に繊維が露出しないことから定着ベルト走行時の抵抗ないし負荷が増加することがなく、ベルト割れなどの不具合の発生がなくなる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【0017】
《実施の形態に係るプリンタの全体構成》
図1は、本発明に係る定着装置を組み込んだ電子写真式のフルカラープリンタを示す概略構成図である。
【0018】
図1に示されるプリンタ11は、像担持体としての感光体ドラム12と、レーザ発生器14と、を備え、矢印方向に回転する感光体ドラム12の周辺には、感光体ドラム12の外周面を帯電する帯電装置13と、第1〜第4の現像器15、16、17、18を備えた現像装置と、転写ベルト19と、感光体ドラム12上の残留トナーを除去する図示しないクリーニング装置と、プリンタ11内の温度を検出する機内温度検出センサTSと、が配置されている。レーザ発生器14は、図示しないコンピュータなどから送られてくる画像信号のレベルに応じて半導体レーザを駆動変調する。レーザ光は、図示しないポリゴンミラー、f−θレンズおよび折り返しミラーなどを経由し、帯電装置13と現像装置との間の位置で、感光体ドラム12に照射される。レーザ光の照射により感光体ドラム12上に形成された静電潜像は、第1現像器15によりイエローのトナー像として顕像化される。このイエロートナー像は、矢印方向に回転移動する転写ベルト19上に保持される。感光体ドラム12上に次に形成された静電潜像は、第2現像器16によりマゼンタのトナー像として顕像化され、このマゼンタトナー像は、転写ベルト19上のイエロートナー像の上に重ねられる。同様に、感光体ドラム12上に次に形成された静電潜像は、第3現像器17によりシアンのトナー像として顕像化され、このシアントナー像を転写ベルト19上のトナー像の上に重ねることによって、フルカラートナー像が作成される。なお、第4現像器18にはブラックのトナーが収容されており、モノクロプリントが指定された場合には、感光体ドラム12上の静電潜像は、この第4現像器18により顕像化される。
【0019】
一方、プリンタ本体に対して着脱自在に取り付けられる給紙カセット20には、複数枚のシート10が積層した状態で収納されている。シート10は、給紙ローラ21により1枚ずつ捌かれて給紙され、タイミングローラ22によりトナー像とタイミングをとって転写領域23に向けて搬送される。この転写領域23において、転写ベルト19上のフルカラートナー像がシート10に転写される。転写後のシート10は、転写ベルト19から分離され、定着装置24に向けて搬送ベルト25により搬送される。シート10上に転写された未定着トナーが定着装置24において溶融定着され、トナーが固定されたシート10は、排紙トレイ26に排出される。本実施形態の定着装置24はベルト方式によるものであり、その構成については後述する。
【0020】
シート10への転写が終了すると、感光体ドラム12は、クリーニング装置にて残留トナーが除去され、イレーサによって残留電荷が除電される。その後、感光体ドラム12は、帯電装置13によって再度帯電され、レーザ光による潜像形成を受け、現像器15〜18によって現像される。
【0021】
シート搬送経路にはシート10を検出する複数のセンサS1、S2、S3が配置され、各センサS1、S2、S3でシート10の先端および/または後端を検出した信号に基づいて、プリンタ内に設けられた各部材の制御タイミングがとられる。
【0022】
《定着装置の全体構成》
図2は、図1に示されるベルト方式の定着装置を示す断面図である。
定着装置24は、矢印a方向に回転駆動可能に設けられた駆動ローラ31と、熱源であるハロゲンヒータランプ32が内蔵された加熱ローラ33と、駆動ローラ31と加熱ローラ33との間に掛け渡されて走行する定着ベルト34と、定着ベルト34を介して駆動ローラ31に圧接する加圧ローラ35と、オフセット防止のための離型剤を定着ベルト34の外周面に塗布するオイル塗布ユニット36と、を有する。定着ベルト34が掛け渡される一対のローラ31、33のうち少なくとも一方のローラ(図示例では、加熱ローラ33)の軸方向両端部には、定着ベルト34の走行時におけるベルト斜行ないし蛇行を防止する寄り止め部材80が取り付けられ、定着ベルト34の走行の安定化を図っている。寄り止め部材80の構成については後に詳述する。離型剤としては、シリコンオイルが用いられる。
【0023】
前記定着ベルト34は、薄肉の好ましくはシームレスベルトであり、炭素鋼、ステンレス鋼、ニッケルあるいは耐熱性樹脂などからなるベルト基材を有し、当該ベルト基材の表面にシリコンオイルに対して親和性が良いシリコンゴムを被覆し、トナーに対して良好な離型性と耐熱性とを有する耐熱離型層を形成したエンドレスベルトである。ベルト基材の厚さは約40μm、ゴム被覆の厚さは約200μmである。なお、定着ベルト34の耐熱離型層として、4フッ化エチレン樹脂を用いてもかまわない。
【0024】
前記駆動ローラ31は、その片端に図示しない駆動ギアが固定され、この駆動ギアに接続された図示しないモータなどの駆動源によって矢印a方向に回転駆動される。駆動ローラ31は、定着ベルト34の裏面に接触して当該定着ベルト34を矢印b方向に移動させる。定着ベルト34を確実に移動させるために、駆動ローラ31の外周面は摩擦係数の大きな材料(例えば、シリコンゴム等)で被覆され、定着ベルト34との間でスリップが発生しないようにしてある。なお、所定量のニップ幅を確保するため、駆動ローラ31の外周面を被覆する材料は硬度が比較的低い材料(例えは、シリコンスポンジ)であることがさらに好ましい。
【0025】
前記加熱ローラ33は、中空の金属ローラからなり、中心軸上には、ハロゲンヒータランプ32が配置されている。熱源として、抵抗発熱体や電磁誘導加熱装置などを使用してもよい。また、定着ベルト34に熱を効率的に供給する観点から、加熱ローラ33は例えばアルミニウムや銅などのように熱伝導性の高い材料から形成するのが好ましい。
【0026】
前記加圧ローラ35は、金属製パイプの外周をシリコンゴム被覆またはテフロン被覆したローラからなり、スプリング37のばね力が付勢されて定着ベルト34を介して駆動ローラ31に圧接している。駆動ローラ31の回転に伴って定着ベルト34が矢印b方向に移動すると、加圧ローラ35は、定着ベルト34との間の摩擦により、矢印c方向に従動回転する。駆動ローラ31および加圧ローラ35相互の表面硬度の関係は、「加圧ローラ35の表面硬度≧駆動ローラ31の表面硬度」に設定されている。このような関係としたのは次の理由による。つまり、加圧ローラ35と定着ベルト34とのニップ部38からトナー定着後のシート10を円滑に排出するためには、当該シート10を駆動ローラ31周面から離れる方向あるいは平坦に送り出せばよく、このためには、加圧ローラ35が定着ベルト34を介して駆動ローラ31に若干食い込むような状態で圧接すればよいからである。
【0027】
未定着トナーを保持したシート10を定着ベルト34に触れることなくニップ部38まで案内するため、定着ベルト34の下方位置にガイド板39が設けられている。また、ニップ部38の下流には排紙ガイド40が設けられている。
【0028】
加熱ローラ33の温度を検出する第1の温度センサTH1が定着ベルト34の内方位置に配置され、また、加圧ローラ35の温度を検出する第2の温度センサTH2が加圧ローラ35に隣接して配置されている。第1と第2の温度センサTH1,TH2は、例えばサーミスタから構成され、各ローラ33、35の表面に当接してローラ表面温度を検出している。第1温度センサTH1は、加熱ローラ33の回転軸に対して位置決めされたサポート41に保持され、加熱ローラ33との相対的な位置関係すなわち接触状態が一定に保たれている。
【0029】
本実施形態のプリンタ11では、熱源を備えていない加圧ローラ35の表面温度を第2温度センサTH2で検出し、この加圧ローラ35の表面温度に基づいて、ハロゲンヒータランプ32の制御温度を決定すると共に印字開始のタイミングを制御している。また、ハロゲンヒータランプ32の温度を決定された前記制御温度に調整するため、加熱ローラ33の表面温度を第1温度センサTH1で検出しつつ、ハロゲンヒータランプ32への通電をオンオフ制御している。なお、ハロゲンヒータランプ32が異常高温になったときの安全機構として、サポート41にサーモスタットを設け、異常高温時にハロゲンヒータランプ32への電力供給を遮断するようにしてもよい。
【0030】
ところで、定着ベルト34の外周面のうち加熱ローラ33に接触している部分に第1温度センサTH1を当接させる構成も考えられる。かかる構成では、トナーに直接接触する定着ベルト34外周面の温度を直接測定するので確かに精度の高い温度調整を行い得るが、その反面、第1温度センサTH1との接触によって定着ベルト34の表面が削られて傷が付いてしまう。定着ベルト34外周面が傷付くと、オイル筋などの画像ノイズが生じて画像品質が低下したり、ベルトの耐久寿命が短くなったりするという問題を招いてしまう。そこで、本実施形態では、第1温度センサTH1を加熱ローラ33に接触させる構成を採用している。また、この構成を採用したのに伴い、加熱ローラ33の外周を、摩擦係数の低い材料(例えはフッ素系樹脂)で被覆している。さらに、第1温度センサTH1を定着ベルト34の内方位置に配置すると、定着ベルト34の周囲に形成される空気流の影響を受けないという利点もある。
【0031】
前記オイル塗布ユニット36は、定着ベルト34の上方位置に配置され、定着ベルト34に塗布されるオイルを内部に保持したオイル塗布ローラ50と、オイル塗布ローラ50の表面に当接し当該オイル塗布ローラ50から供給されたオイルを定着ベルト34の外周面に塗布するオイル転写ローラ51と、オイル転写ローラ51の表面に当接し当該オイル転写ローラ51に付着した紙粉やトナーを除去するクリーニングローラ52と、これらのローラ50、51、52を回転自在に支持するホルダ53と、を有する。オイル転写ローラ51は、定着ベルト34が駆動ローラ31から加熱ローラ33に向かって移動する領域において当該定着ベルト34に圧接し、定着ベルト34に適度のテンションを加えている。これにより、定着ベルト34の走行が安定すると共に、オイル転写ローラ51から定着ベルト34へのオイル塗布も安定する。
【0032】
オイル塗布ローラ50は、芯金55の表面に設けられオイルを保持するオイル保持層56と、当該オイル保持層56の表面側に設けられた表層57とを含む多層構造を有している。オイル転写ローラ51は、芯金上にシリコンオイルとの親和性が良いシリコンゴムを被覆して形成され、クリーニングローラ52は、芯金上にフェルトなどを被覆して形成されている。オイル転写ローラ51の表面は、定着ベルト34から汚れを付着させるために当該定着ベルト34の表面よりも表面粗さが粗くされる一方、クリーニングローラ52の表面は、オイル転写ローラ51から汚れを付着させるために当該オイル転写ローラ51の表面よりも離型性を低くしている。
【0033】
オイル塗布ユニット36は定着装置24のフレーム42に対して着脱自在に構成され、オイル塗布ローラ50の内部に保持されたオイルを使い切ったときには、使用済みのオイル塗布ユニット36を前記フレーム42から取り外し、新たなオイル塗布ユニット36を前記フレーム42に取り付ける。なお、クリーニングローラ52に代えてクリーニングパッドをオイル転写ローラ51の表面に接触させてもよい。また、オイル塗布ローラ50を定着ベルト34に直接圧接させてもよい。
【0034】
定着装置24の動作を概説する。
モータを駆動すると、駆動ローラ31が矢印a方向に回転し、定着ベルト34が矢印b方向に走行する。定着ベルト34の走行に伴い、加熱ローラ33が矢印d方向に従動回転すると共に、加圧ローラ35が矢印c方向に従動回転する。走行する定着ベルト34は、加熱ローラ33の上流側位置においてオイルが塗布された後、加熱ローラ33との接触領域(加熱領域43)においてハロゲンヒータランプ32からの熱によって所定の温度に加熱され、ガイド板39の上方をさらに走行して、加圧ローラ35との間のニップ部38に進む。
【0035】
一方、定着ベルト34と接触する面側に未定着トナー44を保持したシート10は、矢印e方向に沿ってガイド板39に案内されつつニップ部38に向けて搬送される。このとき、シート10および未定着トナー44は、所定の隙間を隔てて向かい合う定着ベルト34の熱により加熱(予熱)される。この予熱により、シート10上の未定着トナー44が予め程良く軟化される。
【0036】
シート10がさらに搬送されてニップ部38に突入すると、当該シート10は、接触する定着ベルト34の熱により十分に加熱され、さらに加圧ローラ35と駆動ローラ31との間の圧接力が加えられながら、当該ニップ部38で挟持されつつ搬送される。これにより、シート10上の未定着トナー44は、十分に加熱されて溶融し、さらに加圧されてシート10に定着される。定着ベルト34へのトナーの移転すなわちオフセットは定着ベルト34表面に塗布されたオイルにより抑制される。
【0037】
ニップ部38を通過したシート10は、定着ベルト34から自然に分離し、排紙トレイ26(図1参照)に向けて搬送される。また、シート10との接触により熱が奪われた定着ベルト34には、所定の温度制御の下、ハロゲンヒータランプ32から熱が補充される。
【0038】
この定着装置24では、定着ベルト34の加熱をオイル塗布の後に行っているため、定着ベルト34の温度が安定し、トナーの定着が良好に行われる。また、オイル転写ローラ51が定着ベルト34にテンションを付与するため、定着ベルト34の走行ムラ(ベルトのあばれ)が抑制され、その結果、寄り止め部材80の作用とあいまって定着ベルト34は円滑に安定して走行し、ベルト寿命も延びる。
【0039】
また、定着ベルト34上の紙粉、トナー等による汚れは、定着ベルト34に当接するオイル転写ローラ51からクリーニングローラ52に付着するため、オイル塗布ローラ50に付着することが少なくなる。これにより、オイル塗布ローラ50からオイル転写ローラ51に均一かつ安定的にオイルが供給され、その結果、オイル転写ローラ51から定着ベルト34に均一かつ安定的にオイルを塗布することができる。したがって、オフセットを確実に防止しつつ、定着ベルト34の清掃もでき、もって、高品位の定着画像が得られる。
【0040】
《寄り止め部材80の構成》
次に、寄り止め部材80の構成を詳細に説明する。
図3は、定着ベルト34が掛け渡される加熱ローラ33、駆動ローラ31と、加熱ローラ33に取り付けられた寄り止め部材80を示す平面図、図4は、図3の要部断面図、図5(A)〜(C)はそれぞれ、寄り止め部材80を示す断面図、側面図、要部拡大図である。
【0041】
図3および図4では加熱ローラ33の軸方向両端部のうち片側のみが示されているが、前述したように、寄り止め部材80は加熱ローラ33の軸方向両端部にそれぞれ取り付けられている。なお、以下の説明においては、説明の便宜上、寄り止め部材80が加熱ローラ33に取り付けられた状態を基準にして、定着ベルト34に向かい合う側を寄り止め部材80の内方側とも称し、他方側を外方側とも称する。
【0042】
図5(A)〜(C)にも示すように、寄り止め部材80は略円筒形状を呈し、加熱ローラ33が挿通される筒状の基部83と、基部83の長手方向両端部のうち定着ベルト34に向かい合う側の端部(内方側の端部)に設けられた第1壁面部81と、第1壁面部81に連続する第2壁面部82と、を有する。第1壁面部81は、基部83内周面に対して略直交して立ち上がって形成されている。第2壁面部82は、第1壁面部81に連続して径方向外方に延伸し、かつ、基部83の他方の端部(外方側の端部)に向けて傾斜している。
【0043】
基部83には、先端に係止爪84が設けられた弾力性のある係止アーム85が形成されている。図示例では3個の係止アーム85を形成してある。図4に示すように、各係止アーム85の係止爪84が加熱ローラ33に形成された穴部86に係合することにより、寄り止め部材80は、加熱ローラ33に止め付けられ、当該加熱ローラ33と同期して回転する。定着ベルト34は加熱ローラ33に対してほとんど滑りが発生しない状態で回転することから、相対的に見れば、定着ベルト34の縁は寄り止め部材80の表面に対してほとんど摺動しないことになる。これにより、定着ベルト34の走行時の抵抗ないし負荷が減少し、定着ベルト34の走行安定性が高まる。
【0044】
また、寄り止め部材80は、繊維質の添加物を含まない素材から形成されている。さらに、寄り止め部材80は耐熱性(例えば、200℃)および耐久性(例えば、1000時間)を有することが望ましい。寄り止め部材80は、具体的には、ポリイミド樹脂から樹脂成形されている。
【0045】
図4を参照して、加熱ローラ33には、定着ベルト34が走行する大径部87と、寄り止め部材80が取り付けられる小径部88との間に段差部89が形成されている。この段差部89は、寄り止め部材80の基部83と加熱ローラ33の外周面との間に定着ベルト34が入り込むことを防止するために形成されている。段差部89は、m=0.5mm程度の寸法に設定されている。
【0046】
第1壁面部81は、加熱ローラ33外周面に対して略直交することになるが、当該第1壁面部81は、定着ベルト34の縁を突き当てるために設けられている。第1壁面部81を設けないと、定着ベルト34が第2壁面部82をなす傾斜面にすぐに乗り上げてしまい、定着ベルト34の割れが発生する虞がある。かかる不具合を防止するため、加熱ローラ33の大径部87外周面から第1壁面部81が突出する寸法は、定着ベルト34のベルト基材の厚みよりも大きい寸法であることが好ましい。但し、第1壁面部81が必要以上に長くても、後述する寄り止め部材80の傾きにより定着ベルト34の乗り上げが生じてしまう。このため、第1壁面部81は、定着ベルト34の縁を突き当てるという目的を達成し得る範囲内で可及的に短いほうがよく、経済的に量産し得る点を考慮すれば、第1壁面部81の長さはL1=0.7mm程度である。
【0047】
図6(A)(B)は、寄り止め部材80における第2壁面部82の作用の説明に供する図であり、(A)は本実施形態を、(B)は第2壁面部82aを第1壁面部81と同じ垂直面とした対比例を示す図である。なお、図6においては、簡略化のために加熱ローラ33の段差部89は図示省略し、また、理解の容易のために寄り止め部材80、80aの基部83、83a内周面と加熱ローラ33外周面との間の隙間90を誇張して表してある。
【0048】
寄り止め部材80、80aは加熱ローラ33に挿通される構成である以上、両者の間の隙間90を完全にゼロにすることはできない。また、経済的に量産する上で、寄り止め部材80、80aや加熱ローラ33のそれぞれには寸法バラツキが多少は含まれる。このため、定着ベルト34の走行に伴って当該定着ベルト34の縁が寄り止め部材80、80aに当接すると、図6(A)(B)に示すように、寄り止め部材80、80aが加熱ローラ33に対して傾くことがある。
【0049】
ここで、図6(B)に示す対比例のように、第2壁面部82aを垂直面とした場合には、寄り止め部材80aの傾きに伴ない当該第2壁面部82aの一部が定着ベルト34の走行領域内に入り込み、定着ベルト34が第2壁面部82aに乗り上がってしまう。定着ベルト34の寄り止め部材80aへの乗り上げにより、定着ベルト34の斜行や破損が生じる虞がある。
【0050】
これに対し、図6(A)に示す本実施形態では、第2壁面部82は、定着ベルト34の縁から離れるように、第1壁面部81に対して角度θをなす傾斜面としてある。前記傾斜角度θは、寄り止め部材80と加熱ローラ33との取付ガタによる寄り止め部材80の傾き角度θ1より大きい角度とされる。かかる構成の寄り止め部材80では、当該寄り止め部材80が傾いても第2壁面部82の一部が定着ベルト34の走行領域内に入り込むことがなく、定着ベルト34が第2壁面部82に乗り上がることがなくなる。これにより、定着ベルト34の斜行や破損の発生が防止される。
【0051】
図7は、第2壁面部82の傾斜角度θと定着ベルト34の寿命との関係を示す図である。経済的な量産可能な製作精度の下では、第2壁面部82の傾斜角度θを10度とした場合がベルト寿命が最も長かった。ベルト寿命を目標寿命である例えば1000時間以上とするためには、θ1<傾斜角度θ<32度を満たす必要があることがわかった。ここに、θ1は、前述したように取付ガタによる寄り止め部材80の傾き角度を表しており、一例として、θ1=2度である。
【0052】
なお、第2壁面部82の傾斜角度θを大きくしすぎると(例えば、θ>35度)、第2壁面部82に定着ベルト34の縁が当接したときに、ローラ軸方向にずれようとしている定着ベルト34から作用する力に第2壁面部82が十分に抗することができなくなり、定着ベルト34が第2壁面部82に乗り上げて定着ベルト34の挙動が不安定になった。
【0053】
図4を参照して、寄り止め部材80の第1壁面部81と加熱ローラ33の段差部89との間には、段差部89の形成位置や寄り止め部材80の寸法のバラツキなどから、軸方向に沿う隙間91が形成される。段差部89や寄り止め部材80を経済的に形成ないし量産し得る点を考慮すれば、前記隙間91の最小値はL2=0.3mm程度である。但し、軸方向に沿う隙間91を大きく取りすぎると、定着ベルト34の縁が当該隙間91に落ち込んだり嵌まり込んだりして、定着ベルト34が斜行したり破損したりしてしまう。そこで、本実施形態では、軸方向の隙間91は、定着ベルト34が入り込まない寸法、具体的には、L2=2mm以下の寸法に設定してある。
【0054】
寄り止め部材は前述したように樹脂成形されるものであるが、繊維質の添加物を含んだ素材、例えば、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)から形成した場合には、定着ベルト34との接触により寄り止め部材が摩耗して、当該寄り止め部材の表面に繊維が露出する。この露出した繊維が定着ベルト34走行時の抵抗ないし負荷となり、定着ベルト34にベルト割れなどの不具合が発生してしまう。
【0055】
これに対して、本実施形態の寄り止め部材80は繊維質の添加物を含まない素材、例えば、ポリイミド樹脂から形成したので、定着ベルト34走行時の抵抗ないし負荷が増加することがなく、ベルト割れなどの不具合の発生を防止することができる。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1に記載の発明によれば、ローラ外周面に対して略直交する第1壁面部と、第1壁面部に連続して傾斜する第2壁面部とを形成した寄り止め部材により、寄り止め部材がローラに対して傾いたとしても定着ベルトが第2壁面部に乗り上がることがなくなり、定着ベルトの斜行や損傷を確実に防止することができ、もって、画像ノイズが発生することを防止した定着装置を提供できる。しかも、十分なベルト寿命を得ることもできる。
【0057】
また、請求項2に記載の発明によれば、寄り止め部材はローラと同期して回転するので、相対的に見れば、定着ベルトの縁は寄り止め部材の表面に対してほとんど摺動しないことになり、定着ベルトの走行安定性を高めることができる。
【0058】
また、請求項3に記載の発明によれば、寄り止め部材の基部内周面とローラ外周面との間の隙間、および、寄り止め部材の第1壁面部とローラの段差部との間に形成される軸方向の隙間に定着ベルトが入り込まず、定着ベルトが斜行したり破損したりすることを防止できる。
【0059】
また、請求項4に記載の発明によれば、寄り止め部材を繊維質の添加物を含まない素材から形成したので、寄り止め部材の表面に繊維が露出しないことから定着ベルト走行時の抵抗ないし負荷が増加することがなく、ベルト割れなどの不具合の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る定着装置を組み込んだ電子写真式のフルカラープリンタを示す概略構成図である。
【図2】 図1に示されるベルト方式の定着装置を示す断面図である。
【図3】 定着ベルトが掛け渡される加熱ローラ、駆動ローラと、加熱ローラに取り付けられた寄り止め部材を示す平面図である。
【図4】 図3の要部断面図である。
【図5】 図5(A)〜(C)はそれぞれ、寄り止め部材を示す断面図、側面図、要部拡大図である。
【図6】 図6(A)(B)は、寄り止め部材における第2壁面部の作用の説明に供する図であり、(A)は本実施形態を、(B)は第2壁面部を第1壁面部と同じ垂直面とした対比例を示す図である。
【図7】 第2壁面部の傾斜角度θと定着ベルトの寿命との関係を示す図である。
【符号の説明】
10…シート
31…駆動ローラ(ローラ)
33…加熱ローラ(ローラ)
34…定着ベルト
35…加圧ローラ
44…未定着トナー
80…寄り止め部材
81…第1壁面部
82…第2壁面部
83…基部
84…係止爪
85…係止アーム
86…穴部
87…大径部
88…小径部
89…段差部
91…軸方向の隙間
Claims (4)
- シート上に保持されたトナー像を熱圧力定着するために一対のローラ間に掛け渡されて走行する定着ベルトと、
前記少なくとも一方のローラに取り付けられ、前記定着ベルトの走行時におけるベルト斜行を防止する寄り止め部材と、を有してなる定着装置において、
前記寄り止め部材は、前記ローラが挿通される基部と、前記基部の長手方向両端部のうち前記定着ベルトに向かい合う側の端部に設けられ、前記基部の内周面に対して略直交して立ち上がる第1壁面部と、前記第1壁面部に連続して径方向外方に延伸し、かつ、前記基部の他方の端部に向けて傾斜する第2壁面部と、を有し、
前記第2壁面部の前記第1壁面部に対する傾斜角度θは、2度<θ<32度であることを特徴とする定着装置。 - 前記寄り止め部材は、前記ローラと同期して回転することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 前記ローラは、前記定着ベルトが走行する大径部と、前記寄り止め部材が取り付けられる小径部との間に段差部を有し、
前記寄り止め部材の前記第1壁面部と前記段差部との間に形成される軸方向の隙間を、前記定着ベルトが入り込まない寸法に設定したことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 - 前記寄り止め部材は、繊維質の添加物を含まない素材から形成されることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
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