JP4075493B2 - 定着装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
画像形成装置の定着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
駆動装置により搬送される加熱ローラまたは加熱ベルトと、加熱ローラまたは加熱ベルトに接し従動搬送される加圧ベルトと、加熱ローラまたは加熱ベルト、加圧ベルトのいずれかを加熱するヒータと、加圧ベルトが巻きかけられて加圧ベルトを加熱ローラまたは加熱ベルトに押し付ける加圧部材と、加圧ベルトの両端でベルト内周をガイドするガイド部材とを有する定着装置に関しては、特開平8−179641号公報記載のように、加熱ローラと定着ベルトの接触位置から搬送方向下流側で、定着ベルトのガイドの曲率を小さくする定着装置が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
トナーを用いた電子写真方式の画像形成装置において、定着装置にベルトを用いると、用紙を加圧するニップ幅を搬送方向に長く形成できる。そのため、用紙の搬送速度を速くしてもトナーを十分な時間加熱可能になり、記録速度を高めることが可能になる。しかし、ベルトはそれ自身の左右の周長差、対向して接触するローラ、またはベルトとの搬送方向の傾きにより、幅方向への寄りが発生する。この寄りが激しくなるとベルト端部が破断してしまう。破断を防ぐには、ベルトに十分な強度を持たせるよう、厚さを厚くする必要がある。厚いベルトの場合、屈曲部の表面応力が増加し、放置状態でガイド形状やニップ近傍の屈曲に応じた癖がついてしまう。このベルトの癖は、進入してくる未定着画像をこすり、表面のトナー画像を乱し、画像を劣化させる。また、ニップ位置においてトナー画像を定着可能になる温度に達するまでの時間が長くなり、画像形成装置の電源を入れてから画像形成までの時間が長くなる。ベルトを薄くすれば癖はつきにくくなり、所定の温度までの立ち上がり時間が短くなるが、破断に弱くなるため、寄りを少なくする必要がある。そのため、周長差、ベルトの傾きを高精度に構成する必要がある。あるいは、何らかの機構を付与することで、寄りを補正する必要がある。
【0004】
本発明の目的は、特別な機構による寄り補正機構を用いずとも、薄い定着ベルトの使用が可能な定着装置を提供することにある。本発明の他の目的は、ベルトの癖付きによる画像劣化が無く高画質画像が形成可能で、かつ、温度の立ち上がり速く、画像形成装置電源を入れてから画像形成までの時間が短い画像形成装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、駆動装置により駆動される駆動部材と、該駆動部材に接し従動搬送される加圧ベルトと、前記駆動部材または前記加圧ベルトのいずれかを加熱するヒータと、前記加圧ベルトが巻きかけられて該加圧ベルトを前記駆動部材に押し付ける加圧部材と、前記加圧ベルトの両端でベルト内周をガイドするガイド部材とを有する定着装置において、前記ガイド部材は、その両端部の幅が前記加圧ベルトの幅よりも広く、前記駆動部材との接触部に対し前記加圧ベルトの搬送方向上流側に、幅方向端部に向かうに従い凸量が増加するテーパ部を有する。
【0006】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施例の定着装置の断面図である。
【0007】
定着装置1は、加熱ローラ2と加圧部3から構成されている。加熱ローラ2は、鉄、またはアルミで形成される中空の芯金4と、その表面のゴム層5、芯金4内のヒータ6で構成され、図示されていない、駆動機構により駆動されて回転する駆動部材である。
【0008】
加圧部3は、加熱ローラ2に接し従動搬送される加圧ベルト7と、加圧ベルト7の内周をガイドするガイド部材8と、加圧ベルト7を加熱ローラ2に押し付ける加圧ローラ9、中央パッド10、入り口パッド11等で構成される。ガイド部材8は、加圧ベルト7の寄りを止めるための寄り止めつば12を有する。加圧ローラ8は加圧ばねA13で、中央パッド10は加圧ばねB14で、入り口パッド11は加圧ばねC15で、それぞれ加熱ローラ2側に押し付けられ、加圧ベルト7と加熱ローラ2の間で記録媒体17をはさみこむニップ部を形成する。加圧ばねA13、加圧ばねB14は定着装置1のフレーム20から押し付け、加圧ばねC15は、中央パッド10を介して押し付ける。加圧部材を3分割することで、ニップ位置での押し付け力分布を最適化可能にしている。
【0009】
定着装置1の動作は、ヒータ6を通電して加熱ローラ2表面の温度を高め、加熱ローラ2を回転させて、加圧ベルト7も搬送する。入り口パッド11、中央パッド10、加圧ローラ9は加圧ベルト7を押し、加熱ローラ2に記録媒体17上の未定着トナー18を押し付け、熱と圧力により記録媒体17に溶融定着させる。定着装置1で加圧ベルト7を用いる効果は、加熱ローラ2へ記録媒体17を押し付ける幅(ニップ幅)を長くとれることである。十分な時間トナーを加熱できるため、記録媒体の搬送速度を速めることが可能になる。また、加圧ベルト7の熱容量がローラに比べ小さく熱しやすいため、ヒータ6に通電してから加熱ローラ2表面が所定の温度に達するまでの時間が速く、画像形成装置の電源をONにした後の画像形成までの時間が速くなる。
【0010】
ベルトを用いる場合の課題は、ベルトの幅方向への寄りである。ベルトはそれ自身の左右の周長差、対向して接触する加熱ローラとの搬送方向の傾きにより、幅方向への寄りが発生する。この寄りを止める最も簡略な構成は、ベルトの端部を突き当てる寄り止めつばを設ける構成である。しかし、寄りが激しくなるとベルト端部が座屈し破断してしまう。破断を防ぐには、ベルトに十分な強度を持たせるよう、厚さを厚くする必要がある。しかし、厚いベルトの場合、屈曲部の表面応力が増加し、放置状態でガイド形状やニップ近傍の屈曲に応じた癖がついてしまう。このベルトの癖は、進入してくる未定着画像をこすり、表面のトナー画像を乱し、画像を劣化させる。また、ニップ位置において加熱ローラ2が、トナー画像を定着可能になる温度に達するまでの時間が薄いベルトより長くなり、画像形成装置の電源を入れてから画像形成までの時間が長くなる。このように、できるだけ薄いベルトを使用するのが望ましいが、寄りを少なくするために、周長差、ベルトの傾きを高精度に構成する必要がある。あるいは、複雑な寄り補正機構を付与する必要がある。
【0011】
図2は本発明の実施例の定着装置のガイド部材であり、図1中矢印B方向よりガイド部材8を見た図である。
【0012】
ガイド部材8は、寄り止めつば12と、加熱ローラ2と加圧ベルト7のニップ位置に対し搬送方向上流側で、幅方向端部に向かうに従い、ニップ位置反搬送方向に向かって凸量が増加するテーパ部19を有する。
【0013】
図3は本発明の実施例の定着装置の効果を示す図であり、図1中矢印B方向からA-A’断面を見た図である。寄り補正の原理が分かりやすいよう、テーパ部19は誇張して表示している。
【0014】
加圧ベルト7の幅は、ガイド部材8の寄り止めつば12の内側幅より短い。加圧ベルト7が図中矢印b方向に寄った場合、端部がテーパ部19に乗り上げ、寄りの反対側は、加圧ローラ2の搬送力により持ち上がり加圧ベルト7を図中矢印c方向に傾ける。ニップ位置での加熱ローラ2の搬送方向は図中矢印d方向であり、この傾きにより加圧ベルト7の搬送方向は図中矢印e方向になる。この搬送方向の傾きにより、加圧ベルト7には図中矢印f方向の搬送成分が発生し、結果として寄りが戻る補正になる。
【0015】
補正能力を高めるには、図2中のテーパ高さhを大きくすればよい。ただし、テーパ幅wに対しhが大きくなり角度が立ってくると、加圧ベルト7端部を傷めるため、h/wは1以下が望ましい。加圧ベルト7の厚さが0.07mm以下の場合はh/wは0.5以下が望ましい。また、テーパ高さhと同等に加圧ベルト7を傾けるには、少なくともテーパ幅w分加圧ベルト7が幅方向に移動する必要がある。加圧ベルト7の幅wbと寄り止めつば9の内側幅wtの関係は、wt=wb+wとすれば最小の寄り止めつば9の間隔で最大の補正効果が得られる。
【0016】
テーパ部19はガイド部材8の周方向において部分的(一部分)に設けられている。本実施例では、テーパ部19は概ねニップ位置から加圧ベルト7の搬送方向上流側に向かってニップ位置の反対側(180度)位置までのガイド部材8の部分に設けられている。またテーパ部19は周方向の両端部に向かって傾斜角が徐々に小さくなり、最後にはガイド部材8の他のガイド面部分と同一の円筒面になるように形成されている。
【0017】
図4は、本発明の第二の実施例の定着装置の断面図であり、図5は図4中矢印B方向からA-A’断面を見た図である。
【0018】
図1の実施例と異なる点は、加圧ベルト7をニップ位置搬送方向に押し上げる押し上げ部材を有することである。押し上げ部材は、押し上げパッド21と、押し上げばね22で構成される。本発明の寄り補正は加圧ベルト7をテーパ部19で傾けるため、ガイド部材8と加圧ベルト7の間にはテーパ部19の外周分相当の隙間が必要である。その分、加圧ベルト7が寄った際に、その反対側は、加熱ローラ2の搬送力で図中矢印g方向に持ち上げられて加圧ベルト7が傾く。加熱ローラ2と加圧ベルト7の幅方向の摩擦係数、加圧ベルト7と各加圧部材の幅方向の摩擦係数が大幅に異なってしまった場合、寄りの反対側が持ち上がらず、補正効果が減少する場合がある。このような補正効果の減少を防ぐため、押し上げパッド21で加圧ベルト7をニップ位置搬送方向に押し上げ、寄りが発生した際、確実に加圧ベルト7を傾けられるようにする。
【0019】
図6は、本発明の第三の実施例の定着装置の断面図である。
【0020】
他の実施例と異なる点は、加熱ローラ2を加熱ベルト24にしたことである。加熱べルト24は駆動ローラ28、張力付与ローラ29に張りわたされ、図示されていない駆動機構で回転する搬送ローラ28で搬送される。張力付与ローラ29はフレーム20から張力ばね30で引かれ、加熱ベルト24に張力を与える。加熱べルト24内には、ニップ位置で加熱ベルト24を支える摺動部材25、加熱素子26、支持部材27が配置される。定着は加熱素子26を加熱し、加熱ベルト24の温度を上げて行う。加熱側にもベルトを用いることで、ニップ幅が拡大され、高速定着が可能になる。
【0021】
このような構成でも、加圧ベルト7の寄り補正は有効であり、構成の簡略化が可能になる。
【0022】
【発明の効果】
本発明によれば、加圧ベルトの内周をガイドするガイド部材にテーパ部を設けたことにより、特別な機構による寄り補正機構を用いずとも、薄い定着ベルトの使用が可能である。これにより、ベルトの癖付きによる画像劣化が無く高画質画像が形成可能で、かつ、温度の立ち上がり速く、画像形成装置電源を入れてから画像形成までの時間が短い画像形成装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の定着装置断面図。
【図2】本発明の実施例の定着装置のガイド部材。
【図3】本発明の実施例の定着装置の効果を示す図。
【図4】本発明の第二の実施例の定着装置側面からの断面図。
【図5】本発明の第二の実施例の定着装置断面図。
【図6】本発明の第三の実施例の定着装置の断面図。
【符号の説明】
1…定着装置、2…加熱ベルト、7…加圧ベルト、8…ガイド部材、12…寄り止めつば、19…テーパ部、17…記録媒体、21…押し上げ部材、24…加熱ベルト。
Claims (3)
- 駆動装置により駆動される駆動部材と、該駆動部材に接し従動搬送される加圧ベルトと、前記駆動部材または前記加圧ベルトのいずれかを加熱するヒータと、前記加圧ベルトが巻きかけられて該加圧ベルトを前記駆動部材に押し付ける加圧部材と、前記加圧ベルトの両端でベルト内周をガイドするガイド部材とを有する定着装置において、
前記ガイド部材は、その両端部の幅が前記加圧ベルトの幅よりも広く、前記駆動部材との接触部に対し前記加圧ベルトの搬送方向上流側に、幅方向端部に向かうに従い凸量が増加するテーパ部を有し、
更に前記ガイド部材は、端部に前記加圧ベルトの端部が突き当たる寄り止めつばを有し、
前記加圧ベルト内側から前記駆動部材との接触部に対し搬送方向下流に向かって押し付け力を付与する押し付け機構を備えたことを特徴とする定着装置。 - 請求項1に記載の定着装置において、
前記テーパ部の幅をw、高さをhとすると、h/wは0.5以下であることを特徴とする定着装置。 - 請求項1に記載の定着装置において、前記駆動部材はローラ又はベルトのいずれかであることを特徴とする定着装置。
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