JP4959764B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、定着装置、特に複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に適用できる定着装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。
この種の定着装置として、熱ローラー定着方式の定着装置が多用されている。熱ローラー定着方式の定着装置は、一般的に、互いに圧接されたローラー対である定着ローラー及び加圧ローラーを備え、このローラー対の両方或いは何れか一方の内側に配置されたハロゲンヒータ等の熱源により、ローラー対を所定の温度(定着温度)に加熱した後、該ローラー対の圧接部(定着ニップ部)に、未定着トナー画像が形成された記録用紙等の記録シートを搬送して通過させることで熱と圧力とにより記録シートへ未定着トナー画像を定着させるようになっている。
このような定着装置においては、定着ローラーとして表層部にシリコンゴム等の弾性部材からなる弾性層を設けた弾性ローラーを用いることがある。特に、カラー画像形成装置に備えられる定着装置では、定着ローラーとして弾性ローラーを用いることが一般的である。
定着ローラーとして弾性ローラーを用いることにより、定着ローラーの表面が、未定着トナー画像の凹凸に対応して弾性変形し、この未定着トナー画像を覆い包むように接触することができる。このため、未定着トナー画像(特にモノクロの未定着トナー画像に比べてトナー量の多いカラーの未定着トナー画像)を適切に定着させることができる。
また、定着ニップ部での弾性層の歪みと解放との挙動が表面に反映され易いことにより、定着ローラーからの離型性(特にモノクロに比べてオフセットし易いカラートナーに対する定着ローラーからの離型性)を向上させることができる。
さらに、定着ローラーにおける弾性層が凹むことにより、定着ニップ部のニップ形状が記録シートの未定着トナー画像が形成されている側(定着ローラーの回転中心に向かう側)に曲がった曲面形状(所謂、逆ニップ形状)となるので、記録シートの定着ローラーからの剥離性能を向上させることができ、例えば、剥離爪等の剥離手段を用いずとも記録シートの定着ローラーからの剥離が容易となり(セルフストリッピング)、これにより、剥離手段に起因する画像欠陥を解消することが可能となる。
一方、画像形成装置の高速化に伴い、プロセス速度が速くなると、定着装置における定着ニップ部を通過する記録シートの移動速度(定着速度)も速くなるため、定着ニップ部において記録シートの未定着トナー画像に十分な熱を付与することができず、定着処理を適切に行うことができない場合がある。このように、画像形成装置を高速化する場合、定着ニップ部において記録シートの未定着トナー画像に十分な熱を付与して定着処理を適切に行うためには、それだけ定着ニップ部のニップ幅を大きくする必要がある。
定着ローラーとして弾性ローラーを用いる場合において、定着ニップ部のニップ幅を大きくする手法としては、(1)定着ローラーにおける弾性層を厚くする手法、(2)定着ローラー径を大きくする手法を挙げることができる。
ところで、従来のように定着ローラーとして弾性ローラーの内側にハロゲンヒータ等の熱源を設ける構成では、定着ローラーにおける弾性層の熱伝導性が非常に低いため、弾性層の表面温度が熱源の温度変化に追従し難くなるという問題がある。
このため、上記(1)のように弾性層を厚くすると、定着ローラー表面の温度追従性の問題がより顕著になるだけでなく、弾性層の熱伝導性がさらに低くなるので、それだけ、加熱のためのウォームアップ時間が長くなるという問題や消費電力が増大するという問題がある。また、上記(2)のように定着ローラー径を大きくした場合には、定着ローラーのサイズが大きくなるので、それだけ、熱容量が大きくなり、加熱のためのウォームアップ時間が長くなるという問題や消費電力が増大するという問題がある。これらの問題は、画像形成装置を高速化したときに特に顕著となる。
このような問題を解決するために、定着ローラーを含む複数のローラーに無端状の定着ベルトを巻き掛け、該複数のローラーのうち、定着ローラー以外のローラーの少なくとも一つを加熱専用の加熱ローラーとすることで、定着ローラーの表層を直接温める技術(所謂、ベルト定着方式)を採用した定着装置が提案されている。
このベルト定着方式を採用した定着装置は、定着ベルトを定着ローラーと加熱ローラーとに巻き掛けることで、定着ローラーの内側に熱源を設けなくても、加熱ローラーによって温められた定着ベルトの表層のみを加熱すればよいため、定着ローラーの内側から加熱するより効率よく加熱することができる。
それゆえ、定着ローラーにおける弾性層の表面温度の変化が、弾性層の厚みや熱伝導性、定着ローラーの熱容量に依存し難くなるため、定着ローラーの温度追従性の低下やウォームアップ時間の増大といった問題を抑制しつつ、定着ローラーに低硬度の弾性層を厚く設けたり、或いは/さらに、定着ローラーの径を大きくしたりするなどして広いニップ幅を確保することが可能となる。
ところが、複数のローラーに巻き掛けられるベルトは、該ローラーの回転に伴い、該ローラーの軸線方向への移動(蛇行や片寄り)を起こし易いという問題がある。
これを解消するために、例えば、ステアリングローラーを傾動させて、ベルトに加わる軸線方向への力を調整し、ベルトの蛇行や片寄りを抑える構成が従来から知られている(下記特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1に記載の構成では、ステアリングローラーの制御用にモーターや調整機構といった部材を設ける必要があり、構造が複雑化するため、部品点数やスペースが増える上、コストも増大することになる。
また、定着ベルトをガイドするガイド機能として、例えば、カラーやフランジなどのガイド板を用いて軸線方向への定着ベルトの移動(蛇行や片寄り)を規制する構成もある。
図15は、熱ローラー定着方式の定着装置の一例であって、カラーやフランジなどのガイド板A2を用いて定着ベルトA1の蛇行や片寄りを規制する従来の構成を示す概略側面図である。
また、図16は、図15に示す定着装置において、ガイド板A2による定着ベルトA1の蛇行や片寄りの規制動作を説明するための図である。図16(a)及び図16(b)は、それぞれ、定着ベルトA1の蛇行や片寄りが発生していない状態を示す平面図及び側面図であり、図16(c)及び図16(d)は、それぞれ、定着ベルトA1の蛇行や片寄りが発生している状態を示す平面図及び側面図である。
図15に示す定着装置は、定着ローラーA4を含む複数のローラー(図示例では定着ローラーA4、加熱ローラーA3及びテンションローラーA6)に定着ベルトA1が巻き掛けられている。定着ベルトA1は、加熱ローラーA3から定着ローラーA4へ熱伝達できるようになっている。この定着ベルトA1を介して加圧ローラーA5が定着ローラーA4に押圧されるようになっている。この定着装置では、未定着トナー画像が形成された記録シートを受け取り、該記録シートを定着ベルトA1と加圧ローラーA5との間に挟み込んで搬送する。なお、図16において、加圧ローラーA5は図示を省略している。
そして、定着ベルトA1を巻き掛けている複数のローラー(図示例では定着ローラーA4、加熱ローラーA3及びテンションローラーA6)のうち少なくとも一つのローラー(図示例では加熱ローラーA3)の軸線方向(図中矢印X方向)における両側に、カラーやフランジなどのガイド板A2が設けられている。
この定着装置では、図16(a)及び図16(b)に示すように、定着ベルトA1は、蛇行したり、片寄ったりしていないときには、ガイド板A2に接触していない。しかし、図16(c)及び図16(d)に示すように、定着ベルトA1は、蛇行したり、片寄ったりして軸線方向X(図示例では右方向X1)へ移動すると、ガイド板A2に接触してガイド板A2によって軸線方向X(図示例では右方向X1)への移動が規制される。このとき、定着ベルトA1のガイド板A2に接触し得る周方向(図中矢印Y方向)の接触領域α(図中塗り潰し領域参照)が比較的少ないために、接触圧がこの接触領域αに集中し易い。すなわち、図15及び図16に示す従来の定着装置は、定着ベルトA1の軸線方向Xにおける端部A1dが接触圧によって破損し易い構造となっている。
かかる観点から、例えば、ベルト本体の軸線方向の両側に、該ベルト本体を巻き掛けているローラーとは軸線方向が異なる少なくとも2本以上のローラーに巻き掛けられるガイドベルトを別途設け、軸線方向への該ベルト本体の移動(蛇行や片寄り)を規制する構成が開示されている(下記特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献2に記載の構成では、ベルト本体のガイドベルトに接触し得る周方向の接触領域を増加させることができ、これによりベルト本体の接触領域にかかる圧力を分散させることができるので、ベルト本体の軸線方向における端部の破損を抑制できるものの、ガイドベルトを巻き掛けるための部材を別途設ける必要があり、構造が複雑化するため、部品点数やスペースが増える上、コストも増大することになる。
特開平10−203674号公報 実開平3−76808号公報
そこで、本発明は、簡単な構造でありながら、定着ベルトの蛇行や片寄りを規制できる上、定着ベルトの破損を抑制することが可能な定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明は、前記課題を解決するために、次の定着装置及び画像形成装置を提供する。
(1)定着装置
定着ローラーを含む複数のローラーと、前記複数のローラーに巻き掛けられた無端状の定着ベルトとを備えた定着装置であって、前記複数のローラーのうち少なくとも一つのローラーの軸線方向における両側のうち少なくとも一方側に、前記軸線方向への前記定着ベルトの移動を規制する規制ベルトが巻き掛けられており、前記規制ベルトは、厚みが前記定着ベルトの厚みより大きくされており、前記規制ベルトには、前記定着ベルト側の側面から該定着ベルト側の方へ、該定着ベルトの厚み方向における該定着ベルトよりも外方位置に突出した突出部が設けられており、前記突出部は、前記軸線方向の幅が前記厚み方向の外側に向かうに従って次第に大きくなっていることを特徴とする定着装置。
(2)画像形成装置
前記本発明に係る定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
本発明に係る定着装置及び画像形成装置によれば、前記規制ベルトが前記複数のローラーのうち少なくとも一つのローラーの軸線方向における両側のうち少なくとも一方側に巻き掛けられているので、従来に比べて前記規制ベルトを巻き掛ける構造を簡単にすることができる。しかも、前記規制ベルトによって、前記軸線方向への前記定着ベルトの移動(蛇行や片寄り)を規制できる上、前記定着ベルトの前記規制ベルトに接触し得る周方向の接触領域を増加させることができ、これにより前記定着ベルトの前記接触領域にかかる圧力を分散させることができるので、前記定着ベルトの前記軸線方向における端部(特に端面)の破損を抑制することが可能となる。
さらに、前記規制ベルトは、厚みが前記定着ベルトの厚みより大きくされており、前記規制ベルトには、前記定着ベルト側の側面から該定着ベルト側の方へ、該定着ベルトの厚み方向における該定着ベルトよりも外方位置に突出した前記突出部が設けられていることにより、該規制ベルトに対して前記定着ベルトを乗越え難くすることができ、或いは/さらに、前記定着ベルトを捲り上がり難くすることができる
しかも、前記突出部は、前記軸線方向の幅が前記厚み方向の外側に向かうに従って次第に大きくなっているので、前記突出部は、前記軸線方向の幅が前記厚み方向の外側に向かうに従って次第に大きくなっていることにより、前記定着ベルトをさらに乗越え難くできると共に、該規制ベルトの前記端面に到来する前記定着ベルトの前記端部を該規制ベルトの傾斜した前記端面によってローラー側へ滑らせて前記軸線方向の中央側へ戻すことができる。
本発明において、前記規制ベルトは、前記定着ベルトが前記複数のローラーに対して離れている前記定着ベルトの非巻掛領域の少なくとも一部に沿っていることが好ましい。
この態様では、前記規制ベルトが前記定着ベルトの前記非巻掛領域の少なくとも一部に沿っているので、前記定着ベルトの前記規制ベルトとの前記接触領域をさらに増加させることができ、これにより前記定着ベルトの前記接触領域にかかる圧力をさらに分散させることができるので、それだけ前記定着ベルトの前記端部(特に端面)の破損を抑制することができる。
本発明において、前記規制ベルトは、無端状のベルトであり、前記複数のローラーのうち少なくとも二つのローラーに巻き掛けられている態様を例示できる。
この態様では、無端状の前記規制ベルトが前記複数のローラーのうち少なくとも二つのローラーに巻き掛けられているので、前記規制ベルトを巻き掛けるための部材を別途設ける必要がなく、さらに構造を簡単にすることができる。しかも、前記定着ベルトの前記規制ベルトとの前記接触領域を前記少なくとも二つのローラー間でさらに増加させることができ、これにより前記定着ベルトの前記接触領域にかかる圧力をより一層分散させることができるので、それだけ前記定着ベルトの前記端部(特に端面)の破損を抑制することができる。
本発明において、前記規制ベルトは、該規制ベルトを巻き掛けているローラーの回転に従動する構成とされていてもよい。
この態様では、前記規制ベルトを、該規制ベルトを巻き掛けているローラーの回転に従動させることにより、該規制ベルトの駆動源を別途設けることなく、該規制ベルトと前記定着ベルトとを同じ速度で移動させることができる。従って、簡単な構成で前記定着ベルトの前記規制ベルトとの前記接触領域での擦れを抑制することができ、これにより前記擦れによる前記定着ベルトの前記端部(特に端面)の破損を効果的に防止することができる。
本発明において、前記規制ベルトは、該規制ベルトを巻き掛けているローラーに対して周方向に移動自在とされていてもよい。
この態様では、前記規制ベルトを、該規制ベルトを巻き掛けているローラーに対して周方向に移動自在とすることにより、該ローラーの回転に従動することがないため、該ローラーの回転負荷を軽減させることが可能となる。
本発明において、前記規制ベルトと、該規制ベルトを巻き掛けているローラーとは、凹凸係合されており、前記凹凸係合は、前記規制ベルト側にラックが形成され、該規制ベルトを巻き掛けているローラー側にギアが形成された構成において前記ラックと前記ギアとが係合する凹凸係合とされている態様を例示できる。
この態様では、前記規制ベルトと該規制ベルトを巻き掛けているローラーとを凹凸係合させることにより、該規制ベルトと前記定着ベルトとを確実に同じ速度で移動させることができる。従って、前記定着ベルトの前記規制ベルトとの前記接触領域での擦れを確実に抑制することができ、それだけ前記擦れによる前記定着ベルトの前記端部(特に端面)の破損を効果的に防止することが可能となる。
本発明において、前記規制ベルトを巻き掛けているローラーの少なくとも一つのローラーには、該規制ベルトを配置するガイド溝が全周にわたって形成されていることが好ましい。
この態様では、前記規制ベルトを巻き掛けているローラーの少なくとも一つのローラーに全周にわたって形成された前記ガイド溝に該規制ベルトを配置することにより、前記軸線方向への該規制ベルトの移動(蛇行や片寄り)を規制することができる。
本発明において、前記定着ベルトを巻き掛けている前記ローラーは、記録シートにおける未定着トナーを定着すべき定着領域と、前記定着領域よりも前記軸線方向の外側の非定着領域とを有しており、前記定着ベルトは、該定着ベルトを巻き掛けている前記ローラーの前記定着領域及び該定着領域よりも前記軸線方向の外側に超えた外側領域に巻き掛けられており、前記定着ベルトを巻き掛けているローラーのうち少なくとも一つのローラーの前記非定着領域において前記外側領域の前記軸線方向の少なくとも一部を含む外縁領域部には、断熱部材が全周にわたって設けられている態様を例示できる。
この態様では、前記定着ベルトの前記端部の温度を下げるべく、前記定着ベルトを巻き掛けているローラーのうち少なくとも一つのローラーの前記外縁領域部に前記断熱部材を全周にわたって設けることにより、前記定着ベルトの前記端部へ伝達される熱を抑えることができる。これにより、前記定着ベルトの前記端部の温度を下げることができ、ひいては前記定着ベルトが蛇行したり、片寄ったりするときに発生し得る前記定着ベルトの前記端部(特に端面)の破損を抑制することができる。
本発明において、前記規制ベルトの端面の方向は、前記定着ベルトの前記規制ベルトに接触し得る周方向の接触領域を増加させる方向に沿っていることが好ましい。
この態様では、前記規制ベルトの端面の方向が前記接触領域を増加させる方向に沿っていることにより、前記定着ベルトの前記規制ベルトとの前記接触領域を確実に増加させることができ、それだけ安定して前記定着ベルトの前記接触領域にかかる圧力を分散させることが可能となる。
本発明において、前記複数のローラーのうち、前記定着ローラー以外のローラーの少なくとも一つのローラーが加熱ローラーとされており、前記規制ベルトは、少なくとも前記加熱ローラーに巻き掛けられている態様を例示できる。
この態様では、前記規制ベルトを少なくとも前記加熱ローラー(一般的には、表面の摩擦係数が前記定着ローラーの表面の摩擦係数よりも小さい前記加熱ローラー)に巻き掛けることにより、前記軸線方向への前記定着ベルトの移動が発生し易い前記加熱ローラーにおいて該定着ベルトの蛇行や片寄りを確実に規制しつつ該定着ベルトの前記端部(特に端面)の破損を抑制することが可能となる。
以上説明したように、本発明に係る定着装置及びそれを備えた画像形成装置によると、前記規制ベルトが前記複数のローラーのうち少なくとも一つのローラーの軸線方向における両側のうち少なくとも一方側に巻き掛けられているので、簡単な構造でありながら、前記定着ベルトの蛇行や片寄りを規制できる上、前記定着ベルトの破損を抑制することができる。
本発明の実施形態に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す側面図である。 本実施の形態に係るベルト定着方式の定着装置を背面から視た概略構成図である。 図2に示す定着装置の要部を拡大して示す詳細図である。 図3に示す定着装置において規制ベルトが設けられている状態を示す概略側面図である。 図3に示す定着装置において規制ベルトが設けられている状態を示す概略図であって、図(a)は、その平面図であり、図(b)は、その側面図である。 第1実施形態の定着装置において、規制ベルトによる定着ベルトの蛇行や片寄りの規制動作を説明するための図であって、図(a)及び図(b)は、それぞれ、定着ベルトの蛇行や片寄りが発生している状態を示す平面図及び側面図である。 第1実施形態において、規制ベルトが定着ローラー、加熱ローラー及びテンションローラーのうち少なくとも一つのローラーに巻き掛けられる他の例を示す側面図であって、図(a)は、規制ベルトが定着ローラー及びテンションローラーに巻き掛けられている状態を示す図であり、図(b)は、規制ベルトが定着ローラー及び加熱ローラーに巻き掛けられている状態を示す図であり、図(c)は、規制ベルトが定着ローラー、加熱ローラー及びテンションローラーに巻き掛けられている状態を示す図である。 第1実施形態において、定着ベルトが定着ローラー及び加熱ローラーに巻き掛けられている場合の規制ベルトの巻き掛け状態を示す側面図である。 第2実施形態の定着装置を説明するための側面図である。 第3実施形態の定着装置を説明するための断面図であって、図(a)は、加熱ローラーに設けられるガイド溝を示す図であり、図(b)は、テンションローラーに設けられるガイド溝を示す図である。 第4実施形態の定着装置を説明するための断面図であって、図(a)は、加熱ローラーに設けられる摺動軸受けを示す図であり、図(b)は、テンションローラーに設けられる摺動軸受けを示す図である。 第5実施形態の定着装置を説明するための断面図であって、加熱ローラーに設けられる断熱部材を示す図である。 第6実施形態の定着装置を説明するための断面図である。 第7実施形態の定着装置を説明するための断面図であって、図(a)は、加熱ローラーに巻き掛けられる規制ベルトを示す図であり、図(b)は、テンションローラーに巻き掛けられる規制ベルトを示す図である。 熱ローラー定着方式の定着装置の一例であって、カラーやフランジなどのガイド板を用いて定着ベルトの蛇行や片寄りを規制する従来の構成を示す概略側面図である。 図15に示す定着装置において、ガイド板による定着ベルトの蛇行や片寄りの規制動作を説明するための図であって、図(a)及び図(b)は、それぞれ、定着ベルトの蛇行や片寄りが発生していない状態を示す平面図及び側面図であり、図(c)及び図(d)は、それぞれ、定着ベルトの蛇行や片寄りが発生している状態を示す平面図及び側面図である。
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
図1は、本発明の実施形態に係る定着装置を備えた画像形成装置Dの概略構成を示す側面図である。
図1に示す画像形成装置Dは、原稿の画像を読取る原稿読取り装置Bと、原稿読取り装置Bにより読取られた原稿の画像又は外部から受信した画像をカラーもしくは単色で用紙等の記録シートに記録形成する装置本体Aとを備えている。
原稿読取り装置Bでは、原稿が原稿セットトレイ41にセットされると、ピックアップ ローラー44が原稿表面に押し付けられて回転され、原稿がトレイ41から引き出され、サバキローラー45と分離パッド46間を通過して1枚ずつに分離されてから搬送経路47へと搬送される。
この搬送経路47では、原稿の先端がレジストローラー49に当接して、レジストローラー49と平行に揃えられる。この後に原稿はレジストローラー49により搬送されて読取りガイド51と読取りガラス52間を通過する。このとき、第1走査部53の光源の光が読取りガラス52を介して原稿表面に照射され、その反射光が読取りガラス52を介して第1走査部53に入射し、第1及び第2走査部53,54のミラーで反射されて結像レンズ55へと導かれる。そして、原稿表面の画像が結像レンズ55によってCCD(Charge Coupled Device)56上に結像される。CCD56は、原稿表面の画像を読取り、原稿表面の画像を示す画像データを出力する。更に、原稿は、搬送ローラー57により搬送され、排紙ローラー58を介して排紙トレイ59に排出される。
また、原稿読取り装置Bは、原稿台ガラス61上に載置された原稿を読取ることができる。レジストローラー49、読取りガイド51、排紙トレイ59等とそれらよりも上側の部材とは、一体化されたカバー体となっており、原稿読取り装置Bの背面側で副走査方向に沿った軸線回りに開閉可能に枢支されている。この上側のカバー体を開くと、原稿台ガラス61が開放されて、原稿台ガラス61上に原稿を載置することができる。原稿が載置されて、カバー体が閉じられると、第1及び第2走査部53,54が副走査方向に移動されつつ、原稿台ガラス61上の原稿表面が第1走査部53によって露光され、原稿表面からの反射光が第1及び第2走査部53,54によって結像レンズ55へと導かれる。そして、原稿表面の画像が結像レンズ55によってCCD56上に結像される。このとき、第1及び第2走査部53,54が相互に所定の速度関係を維持しつつ移動される。つまり、第1及び第2走査部53,54の位置関係は、原稿表面→第1及び第2走査部53,54→結像レンズ55→CCD56という反射光の光路の長さが変化しないように常に維持される。これにより、原稿表面の画像のピントがCCD56上で常に正確に維持される。
こうして読取られた原稿の画像全体は、画像データとして画像形成装置Dの装置本体Aへと送受され、装置本体Aにおいて記録シートに記録される。
一方、画像形成装置Dの装置本体Aは、露光装置1、現像装置2(2a,2b,2c,2d)、像担持体として作用する感光体ドラム3(3a,3b,3c,3d)、帯電器5(5a,5b,5c,5d)、クリーナ装置4(4a,4b,4c,4d)、転写部として作用する中間転写ローラー6(6a,6b,6c,6d)を含む中間転写ベルト装置8、定着装置12、シート搬送装置18、給紙部として作用する給紙トレイ10、及び排紙部として作用する排紙トレイ15を備えている。
画像形成装置Dの装置本体Aにおいて扱われる画像データは、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色を用いたカラー画像に応じたもの、又は単色(例えばブラック)を用いたモノクロ画像に応じたものである。従って、現像装置2(2a,2b,2c,2d)、感光体ドラム3(3a,3b,3c,3d)、帯電器5(5a,5b,5c,5d)、クリーナ装置4(4a,4b,4c,4d)、中間転写ローラー6(6a,6b,6c,6d)は各色に応じた4種類の画像を形成するようにそれぞれ4個ずつ設けられ、それぞれの末尾符号a〜dのうち、aがブラックに、bがシアンに、cがマゼンタに、dがイエローに対応付けられて、4つの画像ステーションが構成されている。以下、末尾符号a〜dは省略して説明する。
感光体ドラム3は、装置本体Aの上下方向のほぼ中央に配置されている。
帯電器5は、感光体ドラム3の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、接触型であるローラー型やブラシ型の帯電器のほか、チャージャー型の帯電器が用いられる。
露光装置1は、ここでは、レーザダイオード及び反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット(LSU)であり、帯電された感光体ドラム3表面を画像データに応じて露光して、その表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。
現像装置2は、感光体ドラム3上に形成された静電潜像を(K,C,M,Y)のトナーにより現像する。クリーナ装置4は、現像及び画像転写後に感光体ドラム3表面に残留したトナーを除去及び回収する。
感光体ドラム3の上方に配置されている中間転写ベルト装置8は、中間転写ローラー6に加えて、中間転写ベルト7、中間転写ベルト駆動ローラー21、従動ローラー22、テンションローラー23、及び中間転写ベルトクリーニング装置9を備えている。
中間転写ベルト駆動ローラー21、中間転写ローラー6、従動ローラー22、テンションローラー23等のローラー部材は、中間転写ベルト7を張架して支持し、中間転写ベルト7を所定のシート搬送方向(図中矢印C方向)に周回移動させる。
中間転写ローラー6は、中間転写ベルト7内側に回転可能に支持され、中間転写ベルト7を介して感光体ドラム3に圧接されている。
中間転写ベルト7は、各感光体ドラム3に接触するように設けられており、各感光体ドラム3表面のトナー像を中間転写ベルト7に順次重ねて転写することによって、カラーのトナー像(各色のトナー像)を形成する。この転写ベルト7は、ここでは、厚さ100μm〜150μm程度のフィルムを用いて無端ベルト状に形成されている。
感光体ドラム3から中間転写ベルト7へのトナー像の転写は、中間転写ベルト7内側(裏面)に圧接されている中間転写ローラー6によって行われる。中間転写ローラー6には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス(例えば、トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)が印加される。中間転写ローラー6は、ここでは、直径8〜10mmの金属(例えばステンレス)軸をベースとし、その表面は、導電性の弾性材(例えばEPDM、発泡ウレタン等)により覆われたローラーである。この導電性の弾性材により、記録シートに対して均一に高電圧を印加することができる。
画像形成装置Dの装置本体Aは、転写部として作用する転写ローラー11aを含む2次転写装置11をさらに備えている。転写ローラー11aは、中間転写ベルト7の外側に接触している。
上述の様に各感光体ドラム3表面のトナー像は、中間転写ベルト7で積層され、画像データによって示されるカラーのトナー像となる。このように積層された各色のトナー像は、中間転写ベルト7と共に搬送され、2次転写装置11によって記録シート上に転写される。
中間転写ベルト7と2次転写装置11の転写ローラー11aとは、相互に圧接されて転写ニップ域を形成する。また、2次転写装置11の転写ローラー11aには、中間転写ベルト7上の各色のトナー像を記録シートに転写させるための電圧(例えば、トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)が印加される。さらに、その転写ニップ域を定常的に得るために、2次転写装置11の転写ローラー11aもしくは中間転写ベルト駆動ローラー21の何れか一方を硬質材料(金属等)とし、他方を弾性ローラー等の軟質材料(弾性ゴムローラーや発泡性樹脂ローラー等)としている。
また、2次転写装置11によって中間転写ベルト7上のトナー像が記録シート上に完全に転写されず、中間転写ベルト7上にトナーが残留することがあり、この残留トナーが次工程でトナーの混色を発生させる原因となる。このため、中間転写ベルトクリーニング装置9によって残留トナーを除去及び回収する。中間転写ベルトクリーニング装置9には、 例えばクリーニング部材として中間転写ベルト7に接触するクリーニングブレードが備えられており、このクリーニングブレードで残留トナーを除去及び回収することができる。従動ローラー22は、中間転写ベルト7を内側(裏側)から支持しており、クリーニングブレードは、外部から従動ローラー22に向けて押圧するように中間転写ベルト7に接触している。
給紙トレイ10は、記録シートを格納しておくためのトレイであり、装置本体Aの画像形成部の下側に設けられている。また、画像形成部の上側に設けられている排紙トレイ15は、印刷済みの記録シートをフェイスダウンで載置するためのトレイである。
また、装置本体Aには、給紙トレイ10の記録シートを2次転写装置11や定着装置12を経由させて排紙トレイ15に送るためのシート搬送装置18が設けられている。このシート搬送装置18は、Sの字形状のシート搬送経路Sを有し、シート搬送経路Sに沿って、ピックアップローラー16、サバキローラー14a、分離ローラー14b、各搬送ローラー13、レジスト前ローラー19、レジストローラー14、定着装置12、及び排紙ローラー17等の搬送部材が配置されている。この定着装置12については、のちほど詳述する。
ピックアップローラー16は、給紙トレイ10のシート搬送方向下流側端部に設けられ、給紙トレイ10から記録シートを1枚ずつシート搬送経路Sに供給する呼び込みローラーである。サバキローラー14aは、分離ローラー14bとの間に記録シートを通過させて1枚ずつ分離しつつシート搬送経路Sへと搬送する。各搬送ローラー13及びレジスト前ローラー19は、記録シートの搬送を促進補助するための小型のローラーである。各搬送ローラー13は、シート搬送経路Sに沿って複数箇所に設けられている。
レジストローラー14は、停止状態において、搬送されて来た記録シートの先端を突き当てて、該記録シートの先端を揃え、中間転写ベルト7と2次転写装置との11間の転写ニップ域で中間転写ベルト7上のトナー像が記録シートに転写されるように、中間転写ベルト7上に形成されたトナー像と同期をとって、該記録シートをタイミングよく搬送する。例えば、レジストローラー14は、中間転写ベルト7と2次転写装置11との間の転写ニップ域で中間転写ベルト7上におけるトナー像が記録シートにおける画像を形成すべき位置に合うように、記録シートを搬送する。
定着装置12は、ベルト定着方式の定着装置とされており、定着ローラー31を含む複数のローラー(ここでは定着ローラー31、加熱ローラー33及びテンションローラー35)に定着ベルト34が巻き掛けられている。定着ベルト34は、加熱ローラー33から定着ローラー31へ熱伝達できるようになっている。定着ベルト34を介して定着ローラー31に加圧ローラー32が押圧されるようになっている。また、定着ベルト34及び加圧ローラー32は、それぞれ、温度検知装置(例えばサーミスタ)TH1,TH2によって所定の定着ベルト温度及び加圧ローラー温度となるように温度制御されるようになっている。この定着装置12では、未定着トナー像が形成された記録シートを受け取り、該記録シートを定着ベルト34と加圧ローラー32との間に挟み込んで搬送する。この定着装置12については、のちほど詳しく説明する。
各色のトナー像の定着後の記録シートは、排紙ローラー17によって排紙トレイ15上に排出される。
尚、4つの画像形成ステーションのうち少なくとも一つを用いて、モノクロ画像を形成し、モノクロ画像を中間転写ベルト装置8の中間転写ベルト7に転写することも可能である。このモノクロ画像も、カラー画像と同様に、中間転写ベルト7から記録シートに転写され、記録シート上に定着される。
また、記録シートの表(オモテ)面だけではなく、両面の画像形成を行う場合は、記録シートの表面の画像を定着装置12により定着した後に、記録シートをシート搬送経路Sの排紙ローラー17により搬送する途中で、排紙ローラー17を停止させてから逆回転させ、記録シートを反転経路Srに通して、記録シートの表裏を反転させてから、記録シートを再びレジストローラー14へと導き、記録シートの表面と同様に、記録シートの裏面に画像を記録して定着し、記録シートを排紙トレイ15に排出する。
(定着装置)
図2は、本実施の形態に係るベルト定着方式の定着装置12を背面から視た概略構成図である。また、図3は、図2に示す定着装置12の要部を拡大して示す詳細図である。
定着装置12は、図2及び図3に示すように、定着ローラーを含む複数(ここでは三つ)のローラー31,33,35と、複数のローラー31,33,35に巻き掛けられた無端状の定着ベルト34とを備え、複数のローラー31,33,35のローラーうち、定着ローラー以外のローラーの少なくとも一つのローラーが加熱ローラーとされている。
定着装置12は、さらに加圧ローラー32を備えており、定着ベルト34を間にして定着ローラー31と加圧ローラー32とを相互に押圧した状態で、定着ベルト34と加圧ローラー32との間に定着ニップ域(定着ニップ部)Nを形成するようになっている。
ここで、定着ローラーとは、定着ベルトを介在させた状態で記録シート上の未定着トナーに対向するローラーをいい、具体的には、加圧ローラーに対して定着ベルトを介在させた状態で定着ベルトと加圧ローラーとの間の記録シート上の未定着トナーに対向して該未定着トナーを加圧ローラーと共に押圧するローラーをいう。また、加熱ローラーとは、定着ローラー以外のローラーであって、ハロゲンヒータ等の熱源によって加熱されるローラー(具体的には熱源が設けられたローラー)をいう。なお、定着ローラーが熱源によって加熱される場合もあるが、この場合の定着ローラーは、本明細書でいう加熱ローラーの概念には含まれない。
ここでは、ローラー31が定着ベルト34を介して記録シートP上の未定着トナーTに対向する定着ローラーとされ、ローラー33が定着ベルト34を加熱する加熱ローラーとされている。また、ローラー35は、定着ベルト34のテンション(張力)を加えるためのテンションローラーとされている。
この定着装置12では、画像形成装置Dの装置本体Aに装着された状態において、装置本体A側のギア等の駆動機構(図示せず)が定着ローラー31の回転軸に設けられたギアに噛合され、装置本体A側の駆動機構からの回転駆動力がギアを介して定着ローラー31の回転軸に伝達されて、定着ローラー31が所定の回転方向(図中矢印E1方向)に回転駆動される。この定着ローラー31の回転に伴い、加熱ローラー33が定着ローラー31と同方向E1に回転して定着ベルト34が周回移動し、さらに加圧ローラー32が定着ローラー31の回転方向E1とは逆方向(図中矢印E2方向)に従動回転する。このとき、定着ベルト34及び加圧ローラー32が温度検知装置TH1,TH2の検知結果に基づき所定の定着ベルト温度及び加圧ローラー温度になるように熱源36が図示しない制御部によって作動(通電)制御される。そして、記録シートPは、定着ベルト34と加圧ローラー32との間に挟まれつつ搬送されて、定着ニップ域Nで加熱及び加圧される。これにより、記録シートP上の未定着トナーTが溶融、混合、圧接されて熱定着される。
具体的には、定着ローラー31は、芯金31aの外表面に弾性層31bが設けられ、この弾性層31bの外表面に離型層31cを形成されてなる3層構造のローラーとされている。芯金31aには、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属或いはそれらの合金等の材料を用いることができる。また、弾性層31bにはシリコンゴムを用いることができ、離型層31cにはPFA(テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素樹脂を用いることができる。定着ローラー31の内側(ここでは芯金31aの内側)には、定着ローラー31を加熱する熱源(ここではハロゲンヒータランプ)36が設けられている。これにより、定着ローラー31が熱源36によって加熱され、定着ローラー31の熱が定着ベルト34を介して記録シートP及び記録シートP上の未定着トナーTに伝導される。
また、加熱ローラー33は、芯金33aで構成されており、加熱ローラー33の内側(ここでは芯金33aの内側)にも加熱ローラー33を加熱する熱源(ここではハロゲンヒータランプ)36が設けられている。これにより、加熱ローラー33が熱源36によって加熱され、加熱ローラー33の熱が定着ベルト34に伝導される上、定着ベルト34を介して定着ローラー31の表面に伝導されて定着ローラー31の熱量が補足される。
加圧ローラー32は、定着ローラー31と同様に、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属或いはそれらの合金等よりなる芯金32aと、この芯金32aの表面に設けられたシリコンゴム等の弾性層32bと、更にその上のPFAやPTFE等の離型層32cとからなる3層構造のローラーとされている。加圧ローラー32の内側(ここでは芯金32aの内側)にも加圧ローラー32を加熱する熱源(ここではハロゲンヒータランプ)36が設けられている。これにより、加圧ローラー32が熱源36によって加熱され、加圧ローラー32の熱が定着ベルト34及び記録シートPに伝導される。
テンションローラー35は、定着ベルト34の内側に配置されており、定着ベルト34への張りを付与可能に外側及び内側へ移動自在とされている。そして、テンションローラー35は、一端が本体フレームFに支持され、かつ、他端がテンションローラー35に接続された付勢部材(例えばコイルバネ)37によって外側へ向けて付勢されている。
なお、定着ローラー31及び加圧ローラー32には必ずしも熱源36が設けられていなくてもよい。また、テンションローラー35は、定着ベルト34の外側に配置され、付勢部材によって内側へ向けて付勢されてもよい。また、テンションローラー35に熱源36が設けられていてもよい。また、定着ベルト34がさらに他のローラーに巻き掛けられる場合、他のローラーの少なくとも一つに熱源36が設けられていてもよい。
本実施の形態では、定着装置12は、さらに圧接部70を有している。圧接部70は、加圧フレーム71と付勢部材(ここでは、コイルバネ)72とを含んでいる。
加圧フレーム71は、加圧ローラー32を軸支し、定着ローラー31に対して加圧ローラー32を圧接方向及び圧接を解除する方向へ揺動可能とされている。詳しくは、加圧フレーム71は、加圧ローラー32の回転軸を図示しない軸受けを介して軸線回り回転自在に支持し、かつ、定着装置12本体に対して、加圧ローラー32の軸方向(以下、軸線方向という)に沿った枢支軸71a(より具体的には定着装置12の図示しない本体フレームに支持された軸71a)回りに揺動自在に支持されている。そして、定着ローラー31は、定着装置12の図示しない本体フレームに軸線回り回転自在に軸支されており、既述のとおり、装置本体A側の駆動機構からの回転駆動力がギアを介して伝達されて回転するようになっている。
加圧フレーム71は、コイルバネ72によって、加圧ローラー32を定着ローラー31へ圧接する方向に付勢されている。具体的には、加圧フレーム71の軸71aを中心とした径方向外方に位置する係止部73と本体フレームFの係止部74とにコイルバネ72の両端のフック72a,72aがそれぞれ引っ掛けられ、コイルバネ72により加圧フレーム71の係止部73が本体フレームFの係止部74に向けて引き付けられ、これにより、加圧フレーム71が軸71aを中心に定着ローラー31側に付勢されて、加圧ローラー32が定着ローラー31に圧接されている。
本実施の形態では、定着ローラー31における弾性層31bが離型層31cと共に凹むことにより、定着ニップ領域Nのニップ形状が記録シートPの未定着トナーTが存在している側(定着ローラー31の回転中心に向かう側)に曲がった曲面形状(所謂、逆ニップ形状)となっている。従って、記録シートPの定着ローラー31からの剥離性能を向上させることができ、例えば、剥離爪等の剥離手段を用いずとも記録シートPの定着ローラー31からの剥離が容易となり、これにより、剥離手段に起因する画像欠陥を解消することが可能となる。
ところで、複数のローラー(ここでは定着ローラー31、加熱ローラー33及びテンションローラー35)に巻き掛けられている定着ベルト34は、ローラー31,33,35の回転に伴って、ローラー31,33,35の軸線方向への移動(蛇行や片寄り)を起こし易い。図15及び図16に示すように、従来のカラーやフランジなどの規制板A2が設けられる定着装置は、既述したように、定着ベルトA1の規制板A2に接触し得る周方向Yの接触領域α(図中塗り潰し領域参照)が比較的少ないために、接触圧がこの接触領域αに集中し易く、定着ベルトA1の軸線方向Xにおける端部A1dが接触圧によって破損し易い構成となっている。
この点、本実施の形態に係る定着装置12には、ローラー31,33,35の軸線方向への定着ベルト34の移動を規制する規制ベルト38,381,382(図1から図3では図示省略、後述する図4から図14参照)が設けられている。
(第1実施形態)
図4及び図5は、図3に示す定着装置12において規制ベルト38が設けられている状態を示す概略図である。図4及び図5(b)は、その側面図を示しており、図5(a)は、その平面図を示している。なお、図5において、加圧ローラー32は図示を省略している。
規制ベルト38は、図4及び図5に示すように、定着ローラー31、加熱ローラー33及びテンションローラー35のうち少なくとも一つのローラー(33,35)の軸線方向(図5(a)中X方向)における両側のうち少なくとも一方側(ここでは両側)に巻き掛けられている。
詳しくは、規制ベルト38,38は、定着ローラー31、加熱ローラー33及びテンションローラー35のうち少なくとも一つのローラー(33,35)に、定着ベルト34の定着ローラー31、加熱ローラー33及びテンションローラー35に対して離れている非巻掛領域(ここでは第1から第3非巻掛領域341a,341b,341c)の少なくとも一部(ここでは第1非巻掛領域341a)と周方向(巻掛方向、図中矢印Y方向)に沿って(揃った状態、すなわち側面から視てオーバーラップした状態で)巻き掛けられている。
なお、定着ベルト34において、第1非巻掛領域341aは、加熱ローラー33とテンションローラー35との間の非巻掛領域であり、第2非巻掛領域341bは、定着ローラー31とテンションローラー35との間の非巻掛領域であり、第3非巻掛領域341cは、定着ローラー31と加熱ローラー33との間の非巻掛領域である。
より具体的には、規制ベルト38,38は、無端状のベルトとされており、定着ローラー31、加熱ローラー33及びテンションローラー35のうち少なくとも二つのローラー(ここでは加熱ローラー33及びテンションローラー35)に巻き掛けられている。
定着ベルト34は、ここでは3層構造となっており、一層目がポリイミド樹脂で形成され、二層目がシリコンゴムで形成されている。そして、定着ベルト34の表層にはPFA等のフッ素樹脂コートが施されている。定着ベルト34の材質は、前記の材質に限ったものではない。また、定着ベルト34の表層はPFAチューブなどでもよい。
規制ベルト38,38は、厚みが定着ベルト34の厚みより大きくされている。規制ベルト38としては、表面が滑らかで、摺動性の良好で尚且つ熱に強い材料を用いることが好ましい。規制ベルト38に用いることができる材料としては、それに限定されるものではないが、ポリアセタールなどを挙げることができる。
本第1実施形態では、規制ベルト38,38は、規制ベルト38,38を巻き掛けているローラー33,35の回転に従動して周回移動する構成とされている。また、規制ベルト38,38の端面38a,38aの方向は、接触領域αを増加させる方向に沿っている。ここでは、規制ベルト38,38の端面38a,38aの方向と、規制ベルト38,38の端面38a,38aに対向する定着ベルト34の端面342,342の方向とが平行又は略平行とされている。
ところで、加熱ローラーの表面は、一般的に、定着ローラーの表面の材料よりも摩擦係数が小さい材料で形成されていることが多く、このように摩擦係数が小さい加熱ローラーでは定着ベルトがスリップし易いために該定着ベルトに加わる軸線方向への力が逃げ易い。一方、定着ローラーの表面は、一般的に、加熱ローラーの表面の材料よりも摩擦係数が大きい材料(例えばスポンジ状の多孔性材料やゴム材料など弾性体)で形成されていることが多く、このように摩擦係数が大きい定着ローラーでは定着ベルトがスリップし難いために定着ベルトに加わる軸線方向への力が逃げ難い。
すなわち、一般的に、加熱ローラー上で定着ベルトが蛇行したり、片寄ったりする場合での定着ベルトに加わる軸線方向への力は、定着ローラー上で定着ベルトが蛇行したり、片寄ったりする場合での定着ベルトに加わる軸線方向への力よりも低くなっている。このため、通常は、定着ベルトが定着ローラー上で蛇行したり、片寄ったりする場合に比べ加熱ローラー上で蛇行したり、片寄ったりし易い傾向にある。
本第1実施形態の定着装置12では、一般的な定着装置と同様、加熱ローラー33は、表面の摩擦係数が定着ローラー31の表面の摩擦係数よりも小さくなっている。かかる観点から、本第1実施形態では、規制ベルト38,38は、少なくとも加熱ローラー33に巻き掛けられている。
図6は、第1実施形態の定着装置12において、規制ベルト38,38による定着ベルト34の蛇行や片寄りの規制動作を説明するための図である。図6(a)及び図6(b)は、それぞれ、定着ベルト34の蛇行や片寄りが発生している状態を示す平面図及び側面図である。なお、図6において、加圧ローラー32は図示を省略している。
定着装置12では、複数のローラー(ここでは定着ローラー31、加熱ローラー33及びテンションローラー35)に巻き掛けられている定着ベルト34がローラー31,33,35の回転に伴って、蛇行や片寄りが発生して、図6に示すように、軸線方向X(図示例では右方向X1)へ移動すると、規制ベルト38,38に接触して規制ベルト38,38によって軸線方向X(図示例では右方向X1)への移動が規制される。
ここで、規制ベルト38,38は、定着ローラー31、加熱ローラー33及びテンションローラー35のうち少なくとも一つのローラー(ここでは加熱ローラー33及びテンションローラー35)の軸線方向Xにおける両側のうち少なくとも一方側(ここでは両側)に巻き掛けられているので、従来に比べて規制ベルト38,38を巻き掛ける構造を簡単にすることができる。しかも、規制ベルト38,38によって、軸線方向Xへの定着ベルト34の移動(蛇行や片寄り)を規制できる上、定着ベルト34の規制ベルト38,38に接触し得る周方向Yの接触領域(図中塗り潰し領域α参照)を増加させることができ、これにより定着ベルト34の接触領域αへの集中を避け、接触領域αにかかる圧力を分散させることができるので、定着ベルト34の軸線方向Xにおける端部343,343(特に端面342,342)の破損を抑制することが可能となる。
また、本第1実施形態では、規制ベルト38,38が定着ベルト34の非巻掛領域341a,341b,341cの少なくとも一部(ここでは非巻掛領域341a)と周方向(巻掛方向)Yに沿って巻き掛けられているので、定着ベルト34の規制ベルト38,38との接触領域αをさらに増加させることができ、これにより定着ベルト34の接触領域αにかかる圧力をさらに分散させることができるので、それだけ定着ベルト34の端部343,343(特に端面342,342)の破損を抑制することができる。
また、本第1実施形態では、無端状の規制ベルト38,38が定着ローラー31、加熱ローラー33及びテンションローラー35のうち少なくとも二つのローラー(ここでは加熱ローラー33及びテンションローラー35)に巻き掛けられているので、規制ベルト38,38を巻き掛けるための部材を別途設ける必要がなく、さらに構造を簡単にすることができる。しかも、定着ベルト34の規制ベルト38,38との接触領域αを少なくとも二つのローラー33,35間でさらに増加させることができ、これにより定着ベルト34の接触領域αにかかる圧力をより一層分散させることができるので、それだけ定着ベルト34の端部343,343(特に端面342,342)の破損を抑制することができる。
また、本第1実施形態において、規制ベルト38,38を、規制ベルト38,38を巻き掛けているローラー33,35の回転に従動して周回移動させることにより、規制ベルト38,38の駆動源を別途設けることなく、規制ベルト38,38と定着ベルト34とを同じ速度で移動させることができる。従って、簡単な構成で定着ベルト34の規制ベルト38,38との接触領域αでの擦れを抑制することができ、これにより前記擦れによる定着ベルト34の端部343,343(特に端面342,342)の破損を効果的に防止することができる。
また、本第1実施形態において、規制ベルト38,38の端面38a,38aの方向が接触領域αを増加させる方向に沿っていることにより、ここでは、規制ベルト38,38の端面38a,38aの方向と規制ベルト38,38の端面38a,38aに対向する定着ベルト34の端面342,342の方向とを平行又は略平行にすることにより、定着ベルト34の規制ベルト38,38との接触領域αを確実に増加させることができ、それだけ安定して定着ベルト34の接触領域αにかかる圧力を分散させることが可能となる。
また、本第1実施形態のように、規制ベルト38,38を少なくとも加熱ローラー33(ここでは表面の摩擦係数が定着ローラー31の表面の摩擦係数よりも小さい加熱ローラー33)に巻き掛けることにより、軸線方向Xへの定着ベルト34の移動が発生し易い加熱ローラー33において定着ベルト34の蛇行や片寄りを確実に規制しつつ定着ベルト34の端部343,343(特に端面342,342)の破損を抑制することが可能となる。
なお、本第1実施形態では、規制ベルト38,38は、定着ローラー31、加熱ローラー33及びテンションローラー35のうち加熱ローラー33及びテンションローラー35に巻き掛けられるが、他のローラーに巻き掛けられてもよい。
図7は、第1実施形態において、規制ベルト38,38が定着ローラー31、加熱ローラー33及びテンションローラー35のうち少なくとも一つのローラーに巻き掛けられる他の例を示す側面図である。
図7に示すように、規制ベルト38,38は、定着ローラー31及びテンションローラー35に巻き掛けられていてもよいし(図7(a)参照)、定着ローラー31及び加熱ローラー33に巻き掛けられていてもよい(図7(b)参照)。また、定着ベルト34の規制ベルト38,38との接触領域αを最大にするという観点から、規制ベルト38,38は、定着ベルト34が巻き掛けられている複数のローラー31,33,35の全て(ここでは定着ローラー31、加熱ローラー33及びテンションローラー35)に巻き掛けられていることが好ましい(図7(c)参照)。
また、第1実施形態では、定着ベルト34が巻き掛けられるローラーは、定着ローラー31、加熱ローラー33及びテンションローラー35であるが、テンションローラー35を除去し、定着ベルト34が定着ローラー31及び加熱ローラー33のみに巻き掛けられていてもよい。
図8は、第1実施形態において、定着ベルト34が定着ローラー31及び加熱ローラー33に巻き掛けられている場合の規制ベルト38,38の巻き掛け状態を示す側面図である。
この場合、規制ベルト38,38は、図8に示すように、定着ベルト34が巻き掛けられた定着ローラー31及び加熱ローラー33に巻き掛けられる。
(第2実施形態)
図9は、第2実施形態の定着装置121を説明するための側面図である。なお、図9に示す第2実施形態において、第1実施形態と同じ構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。このことは、後述する第3実施形態から第7実施形態についても同様である。
本第2実施形態では、規制ベルト381,381と、規制ベルト381,381を巻き掛けているローラー331,351とは、凹凸係合されている。
詳しくは、規制ベルト381,381は、第1実施形態における規制ベルト38,38において、内周面に、複数の凸状部(例えば軸線方向Xに沿った複数の凸条部)381a,…が周方向Yに沿って均等に設けられている。規制ベルト381,381は、この構成以外は規制ベルト38,38と同様のものとされている。なお、複数の凸状部381a,…は、凹状部(例えば軸線方向Xに沿った複数の凹条部)であってもよい。
加熱ローラー331は、第1実施形態における加熱ローラー33において、外周面の少なくとも規制ベルト381,381が巻き掛けられる部分に、複数の凹状部(例えば軸線方向Xに沿った複数の凹条部)331a,…が周方向Yに沿って均等に(規制ベルト381,381の凸状部381a,…に対応して)設けられている。加熱ローラー331は、この構成以外は加熱ローラー33と同様のものとされている。なお、複数の凹状部331a,…は、凸状部(例えば軸線方向Xに沿った複数の凸条部)であってもよい。
テンションローラー351も同様に、第1実施形態におけるテンションローラー35において、外周面の少なくとも規制ベルト381,381が巻き掛けられる部分に、複数の凹状部(例えば軸線方向Xに沿った複数の凹条部)351a,…が周方向Yに沿って均等に(規制ベルト381,381の凸状部381a,…に対応して)設けられている。テンションローラー351は、この構成以外はテンションローラー35と同様のものとされている。なお、複数の凹状部351a,…は、凸状部(例えば軸線方向Xに沿った複数の凸条部)であってもよい。
本第2実施形態では、規制ベルト381,381と規制ベルト381,381を巻き掛けているローラー331,351とを凹凸係合させることにより、規制ベルト381,381と定着ベルト34とがずれることなく、これらベルト381,381,34を確実に同じ速度で移動させることができる。従って、定着ベルト34の規制ベルト381,381との接触領域αでの擦れを確実に抑制することができ、それだけ前記擦れによる定着ベルト34の端部343,343(特に端面342,342)の破損を効果的に防止することが可能となる。
なお、規制ベルト381,381の内周面にラックを形成し、規制ベルト381,381を巻き掛けているローラー331,351の外周面の規制ベルト381,381が巻き掛けられる部分にギアを形成し、前記ラック及び前記ギアを係合させてもよい。
(第3実施形態)
図10は、第3実施形態の定着装置122を説明するための断面図である。図10(a)は、加熱ローラー332に設けられるガイド溝G,Gを示しており、図10(b)は、テンションローラー352に設けられるガイド溝G,Gを示している。
本第3実施形態では、規制ベルト38,38を巻き掛けているローラー332,352の少なくとも一つ(ここでは全て)のローラーには、規制ベルト38,38を配置するガイド溝G,Gが全周にわたって形成されている。なお、加熱ローラー332及びテンションローラー352の両側の構成は同様のものであるため、図10においては、一方側の構成について示し、もう一方側の構成について図示を省略する。このことは、後述する図11から図14に示す第4実施形態から第7実施形態についても同様である。
加熱ローラー332及びテンションローラー352は、この構成以外は加熱ローラー33及びテンションローラー35と同様のものとされている。
詳しくは、規制ベルト38,38は、厚みがガイド溝G,Gの深さより大きくされている。また、規制ベルト38,38は、ローラー332,352の外周面から突き出た部分の厚みが定着ベルト34の厚みより大きくされている。
また、ガイド溝G,Gの幅は、規制ベルト38,38の幅よりも大きくなっている。ガイド溝G,Gは、ここでは、規制ベルト38,38の幅程度(軸線方向Xの幅より若干広い幅)のガイド溝とされている。
本第3実施形態では、規制ベルト38,38を巻き掛けているローラー332,352の少なくとも一つ(ここでは全て)のローラーに全周にわたって形成されたガイド溝G,Gに規制ベルト38,38を入れ込むことにより、軸線方向Xへの規制ベルト38,38自体の移動(蛇行や片寄り)を規制することができる。
なお、本第3実施形態では、図9に示す第2実施形態の構成と組み合わせてもよい。
(第4実施形態)
図11は、第4実施形態の定着装置123を説明するための断面図である。図11(a)は、加熱ローラー333に設けられる摺動軸受けH,Hを示しており、図11(b)は、テンションローラー353に設けられる摺動軸受けH,Hを示している。
本第4実施形態では、規制ベルト38,38は、規制ベルト38,38を巻き掛けているローラー333,353に対して自在に周回移動する構成とされている。
詳しくは、加熱ローラー333は、第1実施形態における加熱ローラー33において、外周面の少なくとも規制ベルト38,38が巻き掛けられる部分に摺動軸受けH,Hが設けられている。ここでは、加熱ローラー333の軸線方向Xの両端は、摺動軸受けH,Hを嵌め入れることができるように径が小さく形成されている。そして、この加熱ローラー333には、嵌め入れられた摺動軸受けH,Hの軸線方向Xの外方への抜けを防止するストッパー部材333a,333aが設けられている。加熱ローラー333は、この構成以外は加熱ローラー33と同様のものとされている。
テンションローラー353も同様に、第1実施形態におけるテンションローラー35において、外周面の少なくとも規制ベルト38,38が巻き掛けられる部分に摺動軸受けH,Hが設けられている。ここでは、テンションローラー353の軸線方向Xの両端は、摺動軸受けH,Hを嵌め入れることができるように径が小さく形成されている。そして、このテンションローラー353には、嵌め入れられた摺動軸受けH,Hの軸線方向Xの外方への抜けを防止するストッパー部材353a,353aが設けられている。テンションローラー353は、この構成以外はテンションローラー35と同様のものとされている。
加熱ローラー333及びテンションローラー353に設けられる摺動軸受けH,Hは、規制ベルト38,38を加熱ローラー333及びテンションローラー353に対して周方向Yへ相対移動自在に巻き掛けるものである。摺動軸受けHとしては、代表的には、滑り軸受け、転がり軸受け(ボールベアリング)を例示できる。
本第4実施形態では、規制ベルト38,38を、規制ベルト38,38を巻き掛けているローラー333,353に対して自在に周回移動させることにより、ローラー333,353の回転に従動して周回移動することがないため、ローラー333,353の回転負荷を軽減させることが可能となる。
なお、本第4実施形態では、図10に示す第3実施形態の構成と組み合わされている。すなわち、加熱ローラー333の外径及びストッパー部材333aの外径よりも摺動軸受けHの外径が小さくなっている。これにより、加熱ローラー333においてガイド溝G,Gを形成することが可能となる。また、テンションローラー353の外径及びストッパー部材353aの外径よりも摺動軸受けHの外径が小さくなっている。これにより、テンションローラー353においてガイド溝G,Gを形成することが可能となる。以上のことから、本第4実施形態においては、前記した第3実施形態の作用効果も得ることができる。
(第5実施形態)
図12は、第5実施形態の定着装置124を説明するための断面図であって、加熱ローラー334に設けられる断熱部材R,Rを示す図である。
ところで、定着ベルトは、一般的に、低温状態に比べて高温状態で柔らかくなるベルト材質とされているため、定着ベルト34の端部343が外力に対して耐え難くなる。従って、高温状態で定着ベルト34の蛇行や片寄りが発生すると、定着ベルト34の端部343において規制ベルト34による捲りあがりや変形破損が発生し易い傾向にある。
かかる観点から、本第5実施形態の定着装置124は、次のように構成されている。すなわち、定着ベルト34を巻き掛けているローラー31,334,35は、記録シートPにおける未定着トナーTを定着すべき定着領域β1と、定着領域β1よりも軸線方向Xにおける両側の外側の非定着領域β2,β2とを有している。
定着ベルト34は、定着ベルト34を巻き掛けているローラー31,334,35の定着領域β1及び定着領域β1よりも軸線方向Xの外側に超えた外側領域β3,β3に巻き掛けられている。なお、外側領域β3,β3の軸線方向Xの幅は、非定着領域β2,β2の軸線方向Xの幅よりも小さくなっている。
そして、定着ベルト34を巻き掛けているローラー31,334,35のうち少なくとも一つのローラー(ここでは加熱ローラー334)に断熱部材R,Rが設けられている。
断熱部材R,Rは、前記少なくとも一つのローラー(ここでは加熱ローラー334)の軸線方向Xにおける規制ベルト38,38が巻き掛けられている側の端部(ここでは両端側)の非定着領域β2,β2において外側領域β3,β3の軸線方向Xの少なくとも一部を含む外縁領域部γ,γに全周にわたって設けられている。断熱部材R,Rは、少なくとも加熱ローラー334に設けられていることが好ましい。
なお、断熱部材R,Rが設けられる外縁領域部γ,γは、ここでは、外側領域β3,β3の軸線方向Xの途中から非定着領域β2,β2の外側端までの領域とされている。但し、それに限定されるものではなく、外縁領域部γ,γは、外側領域β3,β3の全体を含んでいてもよい。また、外縁領域部γ,γは、外側領域β3,β3の全体又は一部を含んでいれば非定着領域β2,β2の外側端まで達していなくてもよい。
具体的には、断熱部材R,Rは、円筒状に形成されており、加熱ローラー334は、第1実施形態における加熱ローラー33において、断熱部材R,Rを嵌め入れることができるように両側の外縁領域部γ,γの径が小さく形成されている。そして、この加熱ローラー334の外縁領域部γ,γに、断熱部材R,Rが嵌入されている。加熱ローラー334は、この構成以外は加熱ローラー33と同様のものとされている。
なお、加熱ローラー334の外径と断熱部材R,Rの外径とが同じ距離になっており、軸線方向Xにおいて、断熱部材R,Rの定着ベルト34が巻き掛けられていない領域に規制ベルト38,38が巻き掛けられている。
断熱部材Rの材質としては、例えば、PPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂やPI(ポリイミド)樹脂などを挙げることができる。
本第5実施形態では、定着ベルト34の端部343,343の温度を下げるべく、定着ベルト34を巻き掛けているローラー31,334,35のうち少なくとも一つのローラー(ここでは加熱ローラー334)の外縁領域部γ,γに断熱部材R,Rを全周にわたって設けることにより、定着ベルト34の端部343,343へ伝達される熱を抑えることができる。これにより、定着ベルト34の端部343,343の温度を下げることができ、ひいては定着ベルト34が蛇行したり、片寄ったりするときに発生し得る定着ベルト34の端部343,343(特に端面342,342)の破損を抑制することができる。
なお、本第5実施形態の構成と図9から図12に示す第2実施形態から第5実施形態の構成とのうち少なくとも二つを組み合わせてもよい。本第5実施形態と第3実施形態とを組み合わせた構成を次の第6実施形態に示す。
(第6実施形態)
図13は、第6実施形態の定着装置125を説明するための断面図である。
本第6実施形態では、第5実施形態の断熱部材R,Rを設ける構成と第3実施形態のガイド溝G,Gを設ける構成とを組み合わせた構成とされている。
第6実施形態の定着装置125では、加熱ローラー335に設けられる断熱部材R1,R1に、規制ベルト38,38を配置するガイド溝G,Gが外周方向に沿って形成されている。
詳しくは、規制ベルト38,38は、厚みがガイド溝G,Gの深さより大きくされている。また、規制ベルト38,38は、ローラー335の外周面から突き出た部分の厚みが定着ベルト34の厚みより大きくされている。
また、ガイド溝G,Gの幅は、規制ベルト38,38の幅よりも大きくなっている。ガイド溝G,Gは、ここでは、規制ベルト38,38の幅程度(軸線方向Xの幅より若干広い幅)のガイド溝とされている。
本第6実施形態では、第5実施形態及び第3実施形態の双方の作用効果を奏することができる。
(第7実施形態)
図14は、第7実施形態の定着装置126を説明するための断面図である。図14(a)は、加熱ローラー335に巻き掛けられる規制ベルト382,382を示しており、図14(b)は、テンションローラー352に巻き掛けられる規制ベルト382,382を示している。
第1実施形態及び第3実施形態から第6実施形態における規制ベルト38及び第2実施形態における規制ベルト381の構成では、定着ベルト34の蛇行や片寄りを規制するにあたって、定着ベルト34に加わる軸線方向Xへの力が強い場合には定着ベルト34が規制ベルト38,381を乗越えたり、或いは/さらに、定着ベルト34が捲り上がったりすることがある。
これを防ぐために、第7実施形態の定着装置126は、次のように構成されている。すなわち、規制ベルト382,382には、定着ベルト34側に突出した突出部382b,382bが設けられている。この突出部382b,382bは、ベルト厚み方向(図中矢印Z方向)において定着ベルト34よりも外方位置に位置している。
ここでは、規制ベルト382,382は、定着ベルト34に対向する端面382a,382aのベルト厚み方向Zにおける少なくとも一部(ここではベルト厚み方向Zの途中から外側端までの部分)が定着ベルト34側に向くように傾斜した形状とされている。詳しくは、規制ベルト382,382は、幅がローラー335,352の径方向外側に向かうに従って次第に大きくなっている。
図14では、規制ベルト382,382が図13に示す第6実施形態の加熱ローラー335及びテンションローラー352に巻き掛けられる例を示している。
本第7実施形態では、規制ベルト382,382に突出部382b,382bを設けることにより、規制ベルト382,382に対して定着ベルト34を乗越え難くすることができ、或いは/さらに、定着ベルト34を捲り上がり難くすることができる。
しかも、ここでは、規制ベルト382,382の定着ベルト34に対向する端面382a,382aのベルト厚み方向Zにおける少なくとも一部を定着ベルト34側に向くように傾斜した形状とすることにより、規制ベルト382,382の端面382a,382aに到来する定着ベルト34の端部343,343を規制ベルト382,382の傾斜した端面382a,382aによってローラー335,352側へ滑らせて軸線方向Xの中央側へ戻すことができる。
なお、本第7実施形態の構成と図9から図13に示す第2実施形態から第6実施形態の構成とのうち少なくとも二つを組み合わせてもよい。
12 定着装置
121〜126 定着装置
31 定着ローラー
33 加熱ローラー
331 加熱ローラー
331a 凹状部
332〜335 加熱ローラー
34 定着ベルト
341a 第1非巻掛領域
341b 第2非巻掛領域
341c 第3非巻掛領域
342 定着ベルトの端面
35 テンションローラー
351〜353 テンションローラー
351a 凹状部
38 規制ベルト
38a 規制ベルトの端面
381 規制ベルト
381a 凸状部
382 規制ベルト
382a 規制ベルトの端面
G ガイド溝
D 画像形成装置
H 摺動軸受け
R 断熱部材
X 軸線方向
Y 周方向
Z ベルト厚み方向
α 接触領域
β1 定着領域
β2 非定着領域
β3 外側領域
γ 外縁領域部

Claims (11)

  1. 定着ローラーを含む複数のローラーと、前記複数のローラーに巻き掛けられた無端状の定着ベルトとを備えた定着装置であって、
    前記複数のローラーのうち少なくとも一つのローラーの軸線方向における両側のうち少なくとも一方側に、前記軸線方向への前記定着ベルトの移動を規制する規制ベルトが巻き掛けられており、
    前記規制ベルトは、厚みが前記定着ベルトの厚みより大きくされており、
    前記規制ベルトには、前記定着ベルト側の側面から該定着ベルト側の方へ、該定着ベルトの厚み方向における該定着ベルトよりも外方位置に突出した突出部が設けられており、
    前記突出部は、前記軸線方向の幅が前記厚み方向の外側に向かうに従って次第に大きくなっていることを特徴とする定着装置。
  2. 請求項1に記載の定着装置であって、
    前記規制ベルトは、該規制ベルトを巻き掛けているローラーの回転に従動する構成とされていることを特徴とする定着装置。
  3. 請求項に記載の定着装置であって、
    前記規制ベルトと、該規制ベルトを巻き掛けているローラーとは、凹凸係合されており、
    前記凹凸係合は、前記規制ベルト側にラックが形成され、該規制ベルトを巻き掛けているローラー側にギアが形成された構成において前記ラックと前記ギアとが係合する凹凸係合とされていることを特徴とする定着装置。
  4. 請求項1に記載の定着装置であって、
    前記規制ベルトは、該規制ベルトを巻き掛けているローラーに対して周方向に移動自在とされていることを特徴とする定着装置。
  5. 請求項1から請求項までの何れか一つに記載の定着装置であって、
    前記規制ベルトは、前記定着ベルトが前記複数のローラーに対して離れている前記定着ベルトの非巻掛領域の少なくとも一部に沿っていることを特徴とする定着装置。
  6. 請求項1から請求項までの何れか一つに記載の定着装置であって、
    前記規制ベルトは、無端状のベルトであり、前記複数のローラーのうち少なくとも二つのローラーに巻き掛けられていることを特徴とする定着装置。
  7. 請求項1から請求項までの何れか一つに記載の定着装置であって、
    前記規制ベルトを巻き掛けているローラーの少なくとも一つのローラーには、該規制ベルトを配置するガイド溝が全周にわたって形成されていることを特徴とする定着装置。
  8. 請求項1から請求項までの何れか一つに記載の定着装置であって、
    前記定着ベルトを巻き掛けている前記ローラーは、記録シートにおける未定着トナーを定着すべき定着領域と、前記定着領域よりも前記軸線方向の外側の非定着領域とを有しており、
    前記定着ベルトは、該定着ベルトを巻き掛けている前記ローラーの前記定着領域及び該定着領域よりも前記軸線方向の外側に超えた外側領域に巻き掛けられており、
    前記定着ベルトを巻き掛けているローラーのうち少なくとも一つのローラーの前記非定着領域において前記外側領域の前記軸線方向の少なくとも一部を含む外縁領域部には、断熱部材が全周にわたって設けられていることを特徴とする定着装置。
  9. 請求項1から請求項までの何れか一つに記載の定着装置であって、
    前記規制ベルトの端面の方向は、前記定着ベルトの前記規制ベルトに接触し得る周方向の接触領域を増加させる方向に沿っていることを特徴とする定着装置。
  10. 請求項1から請求項までの何れか一つに記載の定着装置であって、
    前記複数のローラーのうち、前記定着ローラー以外のローラーの少なくとも一つのローラーが加熱ローラーとされており、
    前記規制ベルトは、少なくとも前記加熱ローラーに巻き掛けられていることを特徴とする定着装置。
  11. 請求項1から請求項1までの何れか一つに記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
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