JP4595447B2 - 定着装置、および画像形成装置 - Google Patents
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Description
しかし、荷重を大きくする方法や、弾性体層の厚さを厚くする方法では、ロールの撓みに起因するニップ幅の形状がロール軸に沿って不均一になることから、定着むらや紙しわが生じ易い等といった画像品質上の問題がある。また、ロール径を大きくする方法では、装置の大型化を招くとともに、ロールを室温から定着可能温度に上昇させるまでの時間(ウォームアップタイム)が長くなるという問題がある。
また、エンドレスベルトが幅方向に移動しようとする力(スラスト力)が大きくなると、エンドレスベルトがベルト規制部材に突き当たる際に異音が生じ、ユーザに不快感を与えるといった不都合もあった。
また、他の目的は、ベルト部材がベルト規制部材に突き当たる際に生じる異音を軽減することにある。
また、ベルト規制部材は、ベルト部材の回動を維持しながら弾性変形することを特徴とすることができる。さらに、ベルト規制部材は、ベルト部材のエッジ面と当接する弾性変形可能な板状部材と、板状部材のベルト部材側とは反対の側面に当接して配置された支持部材とを有し、支持部材は、板状部材との間に空間を設ける切り欠き部が形成されたことを特徴とすることもできる。さらにまた、ベルト規制部材は、弾性変形量に応じて生じる弾性力により、ベルト部材をベルト部材の回動方向とは直交する方向へ復元させることを特徴とすることもできる。加えて、ベルト部材は、回動部材に従動して回動することを特徴とすることもできる。
ここで、弾性緩衝部材は、バイメタル状に弾性変形することを特徴とすることができる。また、弾性緩衝部材は、ベルト部材のエッジ面からの押圧力が最大となる領域で、ベルト部材のエッジ面からの押圧力を吸収することを特徴とすることもできる。さらには、ベルト部材の内側に配置され、ベルト部材を回動部材に圧接させて回動部材とベルト部材との間に記録材が通過するニップ部を形成する圧力部材をさらに備え、弾性緩衝部材は、圧力部材がベルト部材を回動部材に圧接する領域を含む領域で、ベルト部材のエッジ面からの押圧力を吸収することを特徴とすることもできる。
また、弾性緩衝部材は、フッ素樹脂で形成されたことを特徴とすることができる。さらに、弾性緩衝部材は、回転可能に構成することもできる。
[実施の形態1]
図1は本実施の形態が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。図1に示す画像形成装置は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置であって、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット1Y,1M,1C,1K、各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト15に順次転写(一次転写)させる一次転写部10、中間転写ベルト15上に転写された重畳トナー画像を記録材(記録紙)である用紙Pに一括転写(二次転写)させる二次転写部20、二次転写された画像を用紙P上に定着させる定着装置60を備えている。また、各装置(各部)の動作を制御する制御部40を有している。
一方、用紙Pへの転写が終了した後、中間転写ベルト15上に残った残留トナーは、中間転写ベルト15の回動に伴ってクリーニング部まで搬送され、クリーニングバックアップロール34および中間転写ベルトクリーナ35によって中間転写ベルト15上から除去される。
定着ロール61の内部には、発熱源として、例えば定格600Wのハロゲンヒータ66が配設されている。一方、定着ロール61の表面には温度センサ69が接触して配置されている。画像形成装置の制御部40は、この温度センサ69による温度計測値に基づいてハロゲンヒータ66の点灯を制御し、定着ロール61の表面温度が所定の設定温度(例えば、175℃)を維持するように調整している。
具体的には、エンドレスベルト62は、エンドレスベルト62の幅方向両端部において、両端部の内周面がエッジガイド部材80に支持されながら、定着ロール61に従動して回動する。また、エンドレスベルト62は、エッジガイド部材80によってエンドレスベルト62の幅方向への移動(ベルトウォーク)が制限され、エンドレスベルト62に片寄りが生じるのが規制されている。
上流側ベルトガイド部材63aおよび下流側ベルトガイド部材63bは、エンドレスベルト62の内部に配置されたホルダ65に、長手方向に沿って取り付けられている。また、少なくとも下流側ベルトガイド部材63bには、エンドレスベルト62の回動方向に向けて複数のリブが形成され、エンドレスベルト62内周面との接触面積を極力少なくするように構成されている(後段の図3参照)。さらに、少なくとも下流側ベルトガイド部材63bは、エンドレスベルト62がスムーズに回動することができるように摩擦係数が低い材質であって、かつ、エンドレスベルト62から熱を奪い難いように熱伝導率が低い材質で形成されている。具体的にはテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)やポリフェニレンサルファイド(PPS)等の耐熱性樹脂が用いられる。
低摩擦シート68は、ニップ部Nの上流側端部が下流側ベルトガイド部材63bによってホルダ65の底面に固定されている。そして、上流側ベルトガイド部材63aを覆うとともに、ニップ部Nの全域において、圧力パッド64とエンドレスベルト62内周面との間に挟持された状態で配設されている。なお、低摩擦シート68のニップ部N下流側は、低摩擦シート68に歪みが生じないように、固定されず自由端(フリー)の状態に設定されている。そして、低摩擦シート68は、ニップ部Nにおいて圧力パッド64と定着ロール61との間に押圧力が印加されている状態の下で、エンドレスベルト62内周面と圧力パッド64との摺動抵抗(摩擦抵抗)を低減している。
耐熱性弾性体層612は、耐熱性の高い弾性体で構成され、特に、ゴム硬度が15〜45°(JIS−A)程度のゴム、エラストマー等の弾性体を用いるのが好ましい。具体的には、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を用いることができる。本実施の形態の定着装置60では、ゴム硬度が35°(JIS−A)のシリコーンHTVゴムを600μmの厚さでコア611に被覆している。
本実施の形態の定着装置60では、エンドレスベルト62として、周長94mm、厚さ75μm、幅320mmの熱硬化性ポリイミドからなるベース層に、厚さ30μmのPFAからなる離型層を積層した構成を用いている。
剥離ニップ部材64bは、ホルダ65に直接支持され、ホルダ65が定着ロール61に対して所定の位置に設定されることで、定着ロール61に対して所定の押圧力を持って当接する。また、剥離ニップ部材64bは、PPS、ポリイミド、ポリエステル、ポリアミド等の耐熱性を有する樹脂、または鉄、アルミニウム、SUS等の金属で形成されている。剥離ニップ部材64bの形状としては、ニップ部Nにおける外面形状が一定の曲率半径を有する凸状曲面に形成されている。
そして、本実施の形態の定着装置60では、エンドレスベルト62は、この圧力パッド64により定着ロール61に約40°の巻き付き角度でラッピングされ、約10mm幅のニップ部Nを形成している。
ここで、図3はエンドレスベルト62の端部が支持される構成を説明する構成図であり、用紙Pの搬送方向下流側から見た定着装置60の一方の端部領域を示している。
図3に示したように、エンドレスベルト62の幅方向両端部は、エンドレスベルト62の内部に配置されたホルダ65の両端部に固設されたエッジガイド部材80によって支持されている。エッジガイド部材80は、ニップ部Nとその近傍に対応する部分に切り欠きが形成された円筒状、すなわち断面がC形状のベルト走行ガイド部801、このベルト走行ガイド部801の外側に設けられ、エンドレスベルト62の外径よりも大きな外径で形成されたフランジ部802、さらにエッジガイド部材80の外側面に設けられ、エッジガイド部材80を定着装置60本体に位置決めして固定するための保持部803、またフランジ部802の内側面に接触するように配置され、弾性変形可能なC形状の板材で形成された弾性緩衝部材の一例であるCリング804で構成されている。
一方、Cリング804の側面はフランジ部802の内側面に密着するように配置されている。そして、フランジ部802の内側面は、ニップ部N(図中、上方向)側に傾斜面802aが設けられ、Cリング804とフランジ部802との間には、ニップ部N側に向けて広がりが大きくなるくさび形状の間隙(切り欠き部)が形成されている。
なお、「バイメタル状の弾性変形」とは、一方の固定された端部が支点となって、他方の自由端に向かって弓形状に弾性変形することをいう。
加えて、Cリング804は、耐摩耗性に優れているので、エンドレスベルト62のエッジ面との摺擦によっても摩耗が生じ難く、長期の使用に耐えることが可能である。
さらには、エンドレスベルト62のエッジ面と、Cリング804の内側面との摺擦は、それぞれの当接圧が緩和された状態で生じるので、摺擦音(異音)は低減され、ユーザが不快に感じることを抑制することもできる。
なお、ニップ部N側の近傍領域を含めた領域であれば、フランジ部802の全周に亘る領域、またはニップ部N側の近傍領域を含めた複数の領域に、フランジ部802とCリング804との間のくさび形状の間隙を形成した構成とすることも可能である。
また、エンドレスベルト62のエッジ面と、Cリング804の内側面との摺擦は、それぞれの当接圧が緩和された状態で生じるので、摺擦音(異音)をユーザが不快に感じない程度まで低減することもできる。
実施の形態1では、加熱手段として発熱源を有する定着ロール61を用い、加圧手段として圧力パッド64が押圧されたエンドレスベルト62を用いた定着装置60が搭載された画像形成装置について説明した。実施の形態2では、図1に示した画像形成装置に搭載する定着装置であって、加熱手段として発熱源が押圧された定着ベルトを用い、加圧手段として加圧ロールを用いた定着装置について説明する。尚、実施の形態1と同様な構成については同様な符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。
さらに、定着ベルト92内周面とセラミックヒータ82との間には、定着ベルト92の内周面とセラミックヒータ82との摺動抵抗を小さくするため、摺擦部材の一例としての低摩擦シート68が配設されている。この低摩擦シート68は、セラミックヒータ82と別体に構成しても、セラミックヒータ82と一体的に構成しても、いずれでもよい。
また、定着ベルト92は、原形が円筒形状に形成された無端ベルトであり、熱硬化性ポリイミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂等からなるベース層と、このベース層の加圧ロール91側の面(外周面)または両面に被覆された、フッ素樹脂等からなる離型層とで構成されている。
さらに、剥離の補助手段として、定着ベルト92のニップ部Nの下流側に、剥離補助部材70を配設することも可能である。剥離補助部材70は、剥離バッフル71が定着ベルト92の回転方向と対向する向き(カウンタ方向)に定着ベルト92と近接する状態でホルダ72によって保持されている。
図7に示したように、本実施の形態のエッジガイド部材80も、実施の形態1と同様に構成され、ベルト走行ガイド部801の外周面が、定着ベルト92の幅方向両端部の内周面を支持している。そして、定着ベルト92はベルト走行ガイド部801の外周面に沿って回動する。その際に、定着ベルト92には幅方向へ移動する力(スラスト力)が加わり、いずれかの端部に片寄る所謂ベルトウォークが生じる。そこで、内側面側にCリング804が配置されたフランジ部802によって定着ベルト92のベルトウォークを制限して、定着ベルト92に片寄りが生じるのを規制している。
また、エンドレスベルト62のエッジ面と、Cリング804の内側面との摺擦は、それぞれの当接圧が緩和された状態で生じるので、摺擦音(異音)をユーザが不快に感じない程度まで低減することもできる。
実施の形態1では、加熱手段として発熱源を有する定着ロール61を用い、加圧手段として圧力パッド64が押圧されたエンドレスベルト62を用いた定着装置60が搭載された画像形成装置について説明した。実施の形態3では、図1に示した画像形成装置に搭載する定着装置であって、加熱手段として発熱源を有する定着ロールを用い、加圧手段として3本のロールにより張架された加圧ベルトを用いた定着装置について説明する。尚、実施の形態1と同様な構成については同様な符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。
加圧ベルト620は、ステンレス製のインレットロール621、スチールコアに弾性体層としてシリコーンゴムが被覆された圧力ロール622、およびステンレス製の張架ロール623により、10kgの張力で張架されている。そして、加圧ベルト620は、定着ロール61が矢印E方向へ回転するのに伴い、定着ロール61と同様の方向(矢印F)に回動する。その移動速度は、定着ロール61の表面速度と同じである。
圧力パッド64に対して用紙P搬送方向の下流側に配置された圧力ロール622は、加圧手段としての圧縮コイルスプリング(不図示)によって、加圧ベルト620を介して定着ロール61の中心軸に向けて付勢されており、定着ロール61の当接部に局所的な高圧を生じさせている。それによって、定着ロール61の表面の弾性層612は弾性変形して歪みが生じ、ニップ部Nの出口では、この定着ロール61の歪みにより用紙Pにダウンカールを形成し、用紙Pが定着ロール61側から剥離される。ここで、この定着ロール61に対する局所的な高圧を低荷重で効率良く与えるために、圧力ロール622は定着ロール61より小径で、その表面は硬質に形成されていることが望ましい。
なお、剥離の補助手段として、定着ロール61のニップ部Nの下流側に、剥離補助部材70を配設することもできる。剥離補助部材70は、剥離バッフル71が定着ロール61の回転方向と対向する向き(カウンタ方向)に定着ロール61と近接する状態でホルダ72によって保持されている。
また、加圧ベルト620は、ベース層とその表面(定着ロール61側の外周面、または両面)に被覆された離型層とから構成されている。そして、ベース層としては、熱硬化性ポリイミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂等から選ばれた1または複数の混合体が耐熱性、機械特性等の観点から好適に用いられる。ベース層の厚さは、例えば50〜300μm程度に形成される。ベース層の表面に形成される離型層としては、フッ素樹脂、例えばPFA等が5〜20μmの厚さでコーティングされたものが好ましい。さらには、必要であればベース層と離型層との間に厚さ100〜200μmの弾性層を積層させた構成を採ることもできる。弾性層の材料としては、シリコーンゴム等を使用することができる。
なお、圧力パッド64としては、本実施の形態のようにパッド状に成型されたものの他に、例えば、ロール状に成型されたもの(圧力ロール)を用いることもでき、加圧ベルト620を介して定着ロール61表面に付勢させて従動回転させてもよい。ただし、本実施の形態のようにパッド状に成型された圧力パッド64の方が、当接するニップ部N全域に亘って、広く均一にニップ圧を付与することができる。
圧力ロール622の両端部には、ベルト規制部材の一例としてのエッジガイド部材810が固定して配設されている。加圧ベルト620は、インレットロール621、圧力ロール622および張架ロール623の3本のロールにより張架されて回動するが、その際に、各ロールの部品公差による寸法のばらつきや定着装置100に設定される際の位置のずれ、さらには、ニップ部Nを通過する用紙Pの進入傾き角等の影響を受けて、加圧ベルト620には幅方向へ移動する力(スラスト力)が加わり、いずれかの端部に片寄る所謂ベルトウォークが生じる。そこで、圧力ロール622の両端部にエッジガイド部材810を配設し、エッジガイド部材810によって加圧ベルト620のベルトウォークを制限して、加圧ベルト620に片寄りが生じるのを規制している。
また、加圧ベルト620のエッジ面と、リング814の内側面との摺擦は、それぞれの当接圧が緩和された状態で生じるので、摺擦音(異音)は低減され、ユーザが不快に感じることを抑制することもできる。
なお、エッジガイド部材810は、圧力ロール622のほか、インレットロール621および張架ロール623の両方、またはいずれか一方にも配設することができる。
Claims (7)
- 記録材に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、
回動部材と、
前記回動部材に接触しながら回動可能なベルト部材と、
前記ベルト部材を前記回動部材に圧接させて当該回動部材と当該ベルト部材との間に前記記録材が通過するニップ部を形成する圧力部材と、
前記ベルト部材の回動方向とは直交する方向への当該ベルト部材の移動を規制するベルト規制部材とを備え、
前記ベルト規制部材は、前記ベルト部材のエッジ面と当接する弾性変形可能な板状部材と、当該板状部材の当該ベルト部材側とは反対の側面に当接するとともに当該板状部材との間に空間を設ける切り欠き部が形成された支持部材とを有し、当該支持部材の当該切り欠き部が前記ニップ部が位置する側に形成されたことを特徴とする定着装置。 - 前記ベルト規制部材は、前記板状部材が前記切り欠き部が形成された側にて当該切り欠き部側にバイメタル状に弾性変形することにより、前記ベルト部材の回動方向とは直交する方向への当該ベルト部材の移動を規制することを特徴とする請求項1記載の定着装置。
- 前記ベルト規制部材は、前記ベルト部材の回動を維持しながら弾性変形することを特徴とする請求項1記載の定着装置。
- 前記ベルト規制部材は、弾性変形量に応じて生じる弾性力により、前記ベルト部材を当該ベルト部材の回動方向とは直交する方向へ復元させることを特徴とする請求項1記載の定着装置。
- 前記ベルト部材は、前記回動部材に従動して回動することを特徴とする請求項1記載の定着装置。
- 前記ベルト規制部材の前記板状部材は、フッ素樹脂で形成されたことを特徴とする請求項1記載の定着装置。
- トナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、
前記記録材上に転写されたトナー像を当該記録材に定着する定着手段とを含み、
前記定着手段は、
回動部材と、
前記回動部材に接触しながら回動可能なベルト部材と、
前記ベルト部材の内側に配置され、当該ベルト部材を前記回動部材に圧接させて当該回動部材と当該ベルト部材との間に前記記録材が通過するニップ部を形成する圧力部材と、
前記ベルト部材の回動方向とは直交する方向への当該ベルト部材の移動を規制するベルト規制部材とを備え、
前記ベルト規制部材は、前記ベルト部材のエッジ面と当接する弾性変形可能な板状部材と、当該板状部材の当該ベルト部材側とは反対の側面に当接するとともに当該板状部材との間に空間を設ける切り欠き部が形成された支持部材とを有し、当該支持部材の当該切り欠き部が前記ニップ部が位置する側に形成されたことを特徴とする画像形成装置。
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