JP4746426B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機等の画像形成装置において、トナー画像を記録紙に定着させるために使用される定着装置に関するものである。

電子写真方式による複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、像担持体である感光ドラム上に形成されたトナー画像を転写材（被記録体）である記録紙に転写し、これに熱と圧力を加えて記録紙に定着する方法が採用されている。

この定着方法は、循環移動する無端状の定着ベルトに対向させた加圧部材（通常はローラである）を設け、これら定着ベルトと加圧部材に挟まれる定着ニップ部に未定着の記録紙を導入して通過させつつ、熱と圧力を加えて、トナー画像を記録紙に定着させるものである。

ところで、この種の従来の定着装置では、加熱により、トナーが接着剤として作用し、定着後の記録紙が定着ベルトに付着して該定着ベルトに巻き取られ、適正な搬送が行われなくなるというトラブル（ジャム）が発生することが多かった。このような記録紙の定着ベルトへの付着の問題を解決するため、従来は、複数の分離爪や分離シート等の分離部材を定着ベルトに接触又は離間させて設け、これによって定着後の記録紙を定着ベルト表面から分離することにより、定着ベルトに巻き付くことを防止している。

しかしながら、上記従来の方法において、分離部材を定着ベルトに接触させて設けた場合は、分離部材にトナーが付着し、固着したトナーによって分離部材の先端が定着ベルトから浮き上がることがあった。このように、分離部材が定着ベルトから浮き上がってしまうと、定着ベルトと分離部材先端との間にギャップが生じて、そこに記録紙が入り込み、ジャムを引き起こすおそれがあった。また、分離部材と定着ベルトとを接触させず、予め離間させて設けておいた場合は、両者の隙間に記録紙が入り込んでジャムを起こすという問題もあった。

上記従来の巻き付き防止策を改良するものとして、定着ベルトの内周面側に、分離のための曲率形成部材を設ける方法も提案されている（特許文献１参照）。この巻き付き防止法は、定着ベルトと該定着ベルトが巻回される支持ローラとの間に、定着ベルトを支持ローラ外周面から離間させるベルトガイドを設け、ニップ部の下流側で該定着ベルトを大きな曲率で湾曲させることにより、記録媒体を分離しやすくするものである。同文献には、さらに、定着ベルトに付着した記録媒体を分離する分離回転体を設けた形態も記載されている。
特開２００３−３０７９５６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されているように、定着ベルトと支持ローラとの間に、該定着ベルトを支持ローラ外周面から離間させるベルトガイド（円柱状の回転体が例示されている）を設ける方法では、定着ベルトを支持ローラに巻回し、かつ部分的に当該支持ローラから離間させなければならないので、弛み防止等のために、テンションローラ等のローラが別途必要であり、構造的に複雑で、必要なスペースが大きくなるという問題点が生じるおそれがある。

そこで本願発明は、比較的簡単かつコンパクトで、かつ耐久性にすぐれた構造で、定着ベルトへの記録紙の巻き付きを効果的に防止できる定着装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記課題を解決するため、次のような構成を採用した。すなわち、第１の本発明の定着装置は、所定の円周軌跡上を循環移動する定着ベルトと、該定着ベルトに対向させて設けられた加圧部材とを備え、これら定着ベルトと加圧部材とで挟まれる定着ニップ部に、未定着画像が形成された記録紙を送り込んで通過させることにより、熱と加圧力を加えて未定着画像を記録紙に定着させる定着装置において、前記定着ベルトの前記定着ニップ部よりも下流側外周部を押圧して当該定着ベルトの外周部を凹ませる押圧部材と、前記定着ベルトに接触せずに前記押圧部材の近傍に位置し、前記記録紙を前記定着ベルトから分離する方向に案内する分離部材とを設けたことを特徴としている。

上記前記定着ベルトとしては、無端状の金属スリーブからなる基材の表面に離型層が形成されたフレキシブルなベルトを用いるのが好ましい（第２の本発明）。また、前記押圧部材としては、前記定着ベルトに接触して回転する回転体を用いるのが好ましい（第３の本発明）。この場合、前記押圧部材である回転体の外周部に溝状凹部を全周にわたって形成し、前記分離部材を、当該溝状凹部に嵌り込んだ状態で設けておくのが好ましい（第４の本発明）。なお、第５の本発明は、第１乃至４のいずれかの定着装置を備えた画像形成装置である。

本願発明によれば、比較的コンパクトな構成で、定着ベルトへの記録紙の巻き付きを効果的に防止できるようになる。しかも、本発明の定着装置は、構造的に簡単で、大きな力が作用せず、摩耗等のおそれも少ないので、耐久性にすぐれたものである。

以下、本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の実施形態について具体的に説明する。図１は画像形成装置である複写機の構成を例示するものである。この画像形成装置１は、像担持体である感光ドラム２を備え、その下側に記録紙（転写材）Ｓを搬送する転写ベルト３が設けられている。感光ドラム２は、金属ドラムの表面に感光体の層を被覆したもので、例えばＡ−ＳＩ感光体を使用した直径８０ｍｍのドラムであり、図の矢印Ａ方向に回転する。

感光ドラム２の外周部には、当該感光ドラム２の表面を一様に帯電させる主帯電器４と、感光用のレーザ光を照射するレーザ照射装置５と、現像器７とが回転方向に沿って順に配置されている。なお、感光ドラム２とベルト３で搬送される記録紙Ｓとが接する位置（転写部）Ｔよりも感光ドラム２の回転方向下流側には、ドラムクリーナ９と感光ドラム２用の除電器１０が設けられている。

レーザ照射装置５は、レーザ発光部と、ミラー、レンズ等の光学装置を備え、図１では図示を省略したＣＣＤカメラからの画像信号に応じて感光ドラム２の表面にレーザ光を照射し、当該感光ドラム表面上に静電潜像を形成するものである。

現像器７は、感光ドラム２表面に形成されている潜像にトナーを付着させてトナー像とするためのもので、トナー容器内のトナーを適量づつ感光ドラム表面に供給し、このトナーを感光ドラム２表面の帯電している部分にのみ付着させる。

転写ベルト３は、駆動ローラ１２と従動ローラ１３との間に張架された無端ベルトであり、抵抗制御されたＮＢＲの基材を備え、表面の記録紙吸着性を向上させるとともに、表面のトナー離型性を確保するために、高抵抗のウレタンバインダに分散されたＰＴＦＥのコーティングが施されている。

上記駆動ローラ１２と従動ローラ１３とは、回転軸が互いに平行に支持されるとともに、感光ドラム２の軸とも平行に設けられている。駆動ローラ１２を回転駆動すると、転写ベルト３が所定速度で所定方向（図の矢印Ｂ方向）に循環走行する。感光ドラム２の回転速度（周速Ｖ２）と駆動ローラ１２の回転速度（周速Ｖ１２）、及び転写ベルト３の移動速度（Ｖ３）と当該転写ベルト３上に吸着保持されている転写材Ｓの移動速度（Ｖｓ）は、全て等しくなるように設計されている（Ｖ２＝Ｖ１２＝Ｖ３＝Ｖｓ）。なお、これら駆動ローラ１２と従動ローラ１３の他にも、転写ベルト３に付着する余計なトナーを除去するためのベルトクリーナ１４が駆動ローラ１２よりもベルト移動方向下流側に設けられている。また、転写ベルト３の転写部Ｔよりも移動方向上流側には、当該ベルトに帯電させて記録紙Ｓを静電吸着させるためのベルト帯電器１８が設けられ、転写位置よりも下流側の、駆動ローラ１２の直前部には、転写ベルトの帯電を除去するための除電器１９が設けられている。

前記転写ベルト３を挟んで感光ドラム２と対向する位置には、バイアス印加用転写ローラ１５が設けられている。この転写ローラは、感光ドラム２表面のトナーと逆極性の電荷を転写ベルト３に与え、この電荷によって感光ドラム２上のトナー像を転写ベルト３表面の記録紙Ｓに転写させるためのもので、高圧電源１６から高電圧が印加されるとともに、バネ１７で転写ベルト３裏面に押し付けられるようになっている。

駆動ローラ１２から外れた記録紙Ｓの移動方向下流側には本発明に係る定着装置１００が設けられている。以下、図２、図３を参照して説明する。

この定着装置１００は、定着ベルト１０２と加圧部材である加圧ローラ１０３とを備えている。定着ベルト１０２は、無端状に形成されたフレキシブルなベルトであり、適度の剛性と弾性を有するもので、その材質としては、例えば帯状の薄い金属（ニッケル、ステンレス鋼等）の表面にフッ素コーティングを施したもの等を使用できる。

環状の定着ベルト１０２の内側には、バックアップ部材１０４が配置されている。バックアップ部材１０４は、定着ベルト１０２の幅と同じ長さに形成されていて、円弧状の外周面１０４ａを有し、その両端部１０４ｂ，１０４ｂは直線状となっている。バックアップ部材１０４は、フレキシブルな定着ベルト１０２の前記加圧ローラ１０３に対向する部分の曲面を所定の曲率の円周面として維持し、定着ニップ部を確保するためのもので、適度の剛性を有する材質で作られている。

定着ベルト１０２は、概略円周状の軌跡上を循環移動するようになっており、その内部には、加熱用のヒータ１０５が設置されている。ヒータ１０５は、記録紙Ｓ上のトナーを溶融して当該記録紙に確実に付着させるためのもので、このヒータ１０５としては、例えばハロゲンランプ等が用いられる。

加圧ローラ（加圧部材）１０３は、図示を省略した駆動装置により、回転軸１０７を中心に矢印Ｘ方向へ所定速度で回転駆動される。この加圧ローラ１０３が回転すると、これに接触する定着ベルト１０２が連れ回り式に矢印Ｙ方向へ回転する。これら定着ベルト１０２と加圧ローラ１０３との隙間が記録紙Ｓを挟圧する定着ニップ部１１０となっている。

記録紙Ｓは、画像が転写された記録媒体であり、前記定着ニップ部１１０の手前側から当該ニップ部１１０に送り込まれ、矢印Ｚ方向に搬送される。この定着ニップ部１１０の手前側と後側には、記録紙Ｓの移動を案内する搬送ガイド１１１，１１２が設けられている。また、ニップ部１１０の手前側には、記録紙Ｓの先端を検出する先端検知手段（光電センサ等）１１５が設けられている。

定着ニップ部１１０の後側、すなわち記録紙Ｓの搬送方向下流側には、前記定着ベルト１０２の外周面に接触してこれを内側へ押圧し、当該定着ベルト１０２を正規の円周軌跡から内側へ凹ませる押圧部材としての回転体（ローラ）１３０と、前記ニップ部１１０から送り出されてくる記録紙Ｓと定着ベルト１０２との間に介在して、該記録紙Ｓを定着ベルト１０２から外れる方向に案内する分離部材１３５とが設けられている。

前記回転体（ローラ）１３０と、前記分離部材１３５とは、軸１２９、１３４によって、それぞれ機枠（図示を省略）に取り付けられている。図示例では、回転体１３０の外周部における厚み方向の中央部に溝状の凹部１３０ａが全周にわたって形成されている。また、分離部材１３５は、先端部が細くなった爪状の部材として形成され、その先端部付近が前記回転体１３０の溝状凹部１３０ａに下側から嵌り込んだ状態となっている。このようにしておくと、分離部材が所定位置に確実に保持され、左右に揺動することが防止できるので有利である。

回転体１３０は定着ベルト１０２に接触しているので、当該定着ベルト１０２が循環移送すると、それにつれて連れ回り式に従動回転する。このため、定着ベルト１０２に接触していても摩耗が生じにくく、定着ベルト１０２を傷つけるおそれもない。また、上記分離部材１３５は、その先端部が定着ベルト１０２の凹まされた外周部分１０２ａに臨むように、本来の円周軌跡よりも内側に位置しているが、定着ベルト１０２に接触しないので、摺動による摩耗や定着ベルト１０２の損傷は生じない。

なお、押圧部材としては、定着ベルト１０２を所定量だけ凹ますことができる他の適当な部材とすることもできる。例えば、上記回転体１３０の代わりに、図４に示すように、適度の弾性と低摩擦係数を有する板バネ１３０’を定着ベルト１０２に摺接するように設けておいてもよい。

また、上記押圧部材（回転体）１３０と分離部材１３５は、記録紙Ｓの幅方向中央部に１組だけ設けておいてもよいが、複数組、例えば定着ベルト１０２の中央部とその両側にそれぞれ計３組設けておけば、さらに効果的である。

つぎに、図示例の上記画像形成装置１の動作について説明する。この画像形成装置１は、感光ドラム２の周速と転写ベルト３の移動速度が同じになるように同期させて駆動しつつ、主帯電器４で感光ドラム２の表面に均一に帯電させる。そして、レーザ照射装置５により、所定の画像に対応するようにＯＮ−ＯＦＦするレーザ光で感光ドラム表面を走査し、画像信号に対応した帯電状態の潜像を感光ドラム表面に形成する。

潜像を形成した部分は、感光ドラム２の回転とともに現像器７の位置に達し、そこでトナーが全面に供給されるが、このトナーは、帯電している部分では感光ドラム表面に静電付着し、帯電していない部分では付着しない。

一方、転写材である記録紙Ｓは、上記動作と同期するように転写ベルト３上に供給される。この記録紙Ｓは、トナー像がその上にうまく転写されるように、ベルト帯電器１８によって帯電されたベルト３に静電吸着された状態で、感光ドラム２の回転と同期させて送り込まれる、感光ドラム２と転写ベルト３に挟まれる転写部Ｔでは、当該記録紙Ｓの所定場所にトナー像が転写される。この転写部Ｔでは、上記バイアス印加用転写ローラ１５によって逆極性の電荷が付与されるので、感光ドラム２上のトナー像は、当該感光ドラム２の表面から記録紙Ｓ表面に転写されるのである。

画像が転写された記録紙Ｓは、そのまま転写ベルト３により矢印Ｂ方向に送られるが、駆動ローラ１２の手前で除電器１９によって転写ベルト３が除電されので、記録紙Ｓは転写ベルト３に吸着されなくなり、該転写ベルト３が下向きに移動方向を変える分離位置で該転写ベルト３から分離するのである。転写ベルト３から分離した記録紙Ｓは、本発明の定着装置１００に送られる。

定着装置１００に供給される記録紙Ｓは、入口側の搬送ガイド１１１上を通って、定着ベルト１０２と加圧ローラ１０３で挟まれる定着ニップ部１１０に送り込まれ、圧力と熱が加えられる。定着ニップ部１１０を通過した記録紙Ｓは、当該ニップ部１１０で加圧と加熱が行われるため、トナ−が記録紙Ｓにしっかりと付着し、定着が完了する。

この定着装置１００は、定着ベルト１０２の外周面を凹ます押圧部材（回転体）１３０と、該押圧部材１３０によって凹まされた定着ベルト１０２の凹み部分の近傍に先端部が位置して、記録紙Ｓを定着ベルト１０２から離れる方向に案内する分離部材１３５とを備えているので、記録紙Ｓが定着ベルト１０２に巻き付くことを効果的に防止できるのである。定着ベルト１０２を外側から内側へ押圧する押圧体１３０と、定着ベルト１０２に接触しない分離部材とで構成されるので、構造的に簡単であり、耐久性も優れたものである。

なお、設計によっては、分離部材１３５を設けず、押圧部材１３０で記録紙Ｓの出口側の定着ベルト部分を凹ますだけでも、記録紙Ｓの巻き付きを防止できる場合が多いが、図示例のように、分離部材１３５を設けて、押圧部材１３０と協働させるようにしておく方がより効果的である。

本発明に係る定着装置は、電子写真方式による複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置用の定着装置として効果的に利用することができる。

本発明の一実施形態にかかる画像形成装置の概略を模式的に表す正面図である。 上記実施形態における、定着装置の構成を模式的に表す正面図である。 上記実施形態における、定着装置の斜視図である。 本発明の異なる実施形態を表す正面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 感光ドラム（像担持体）
３ 転写ベルト
４ 主帯電器
５ レーザ照射装置
７ 現像器
１２ 駆動ローラ
１３ 従動ローラ
１５ バイアス印加用転写ローラ
１００ 定着装置
１０２ 定着ベルト
１０３ 加圧部材（加圧ローラ）
１１０ 定着ニップ部
１３０ 回転体（押圧部材）
１３５ 分離部材

Claims (5)

1. 所定の円周軌跡上を循環移動する定着ベルトと、該定着ベルトに対向して設けられた加圧部材とを備え、これら定着ベルトと加圧部材とで挟まれる定着ニップ部に、未定着画像が形成された記録紙を送り込んで通過させることにより、熱と加圧力を加えて未定着画像を記録紙に定着させる定着装置において、前記定着ベルトの前記定着ニップ部よりも下流側外周部を押圧して当該定着ベルトの外周部を凹ませる押圧部材と、前記定着ベルトに接触しないが前記押圧部材の近傍に位置し、前記記録紙を前記定着ベルトから分離する方向に案内する分離部材とを設けたことを特徴とする定着装置。
2. 前記定着ベルトが、無端状の金属製スリーブからなる基材の表面に離型層が形成されたフレキシブルなベルトである請求項１に記載の定着装置。
3. 前記押圧部材が、定着ベルトに接触して回転する回転体である請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記押圧部材の外周部に溝状凹部が全周にわたって形成され、前記分離部材が、当該溝状凹部に嵌り込んだ状態で設けられている請求項３に記載の定着装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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