JP4978648B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録シート上の現像剤像を熱定着する定着装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として、熱源と、筒状のフィルム部材（定着ベルト）と、フィルム部材の内面に摺接する押圧支持体と、フィルム部材を介して押圧支持体を押圧する加圧ローラとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このような定着装置では、加圧ローラの回転駆動によってフィルム部材が従動回転し、トナー像を担持した記録紙が、加圧ローラとフィルム部材との間のニップ部を通過することでトナー像が熱定着される。

特開２００５−３３８７２４号公報

ところで、定着装置では、記録紙の厚さ、例えば、普通紙か封筒かなどに応じて、記録紙の搬送速度や定着温度を変更する制御が行われる。このとき、記録紙の搬送方向におけるニップ部の長さ（以下、ニップ幅という。）が熱定着に影響を及ぼす。

例えば、普通紙の定着性を満足する記録紙の搬送速度や定着温度が設定された状態では、封筒を熱定着するにはニップ幅が相対的に大きくなるため、加圧ローラの押圧力が過剰となってしわができるおそれがある。したがって、記録紙の厚さに応じてニップ幅を変更する必要が生じる。

そこで、加圧ローラをフィルム部材（押圧支持体）に対して移動可能とし、加圧ローラの押し潰し量を変更することでニップ幅を変更する構成が考えられる。しかしながら、フィルム部材が加圧ローラに従動回転する定着装置では、加圧ローラの押し潰し量が小さくなると、加圧ローラとフィルム部材との摩擦力が小さくなり、フィルム部材が加圧ローラに従動回転できなくなるおそれがある。そうすると、搬送される記録紙がフィルム部材に対してスリップすることになるので、記録紙上のトナー像が擦れて画像品質が低下するという問題が生じる。

また、フィルム部材が加圧ローラに従動回転する定着装置では、加圧ローラを回転駆動させるために、加圧ローラに駆動力を付与するギヤなどが設けられている。そのため、加圧ローラを移動可能とすると、ギヤも噛み合った状態を維持しながら移動可能とする必要があり、装置の構成が複雑になるという問題が生じる。

本発明は、以上のような背景に鑑みてなされたものであり、加圧ローラとフィルム部材との摩擦力を損なわずにニップ幅を変更することができる定着装置を提供することを目的とする。

前記した目的を達成するため、本発明の定着装置は、記録シート上の現像剤像を熱定着する定着装置であって、筒状のフィルム部材と、湾曲した板状をなし、前記フィルム部材の内面に摺接する押圧支持部材と、前記フィルム部材を加熱する熱源と、前記フィルム部材を介して前記押圧支持部材を押圧することで前記フィルム部材との間にニップ部を形成するとともに、回転駆動することで前記フィルム部材を従動回転させる加圧ローラと、を備え、前記押圧支持部材は、前記フィルム部材の内面に摺接する部分が、前記加圧ローラ側へ向けて突出するように湾曲した凸型形状に形成され、前記凸型形状を保ちつつ、前記押圧支持部材を可逆的に変形させることで前記押圧支持部材の湾曲の曲率を変更する曲率変更部材を備えたことを特徴とする。

このように構成された定着装置によれば、曲率変更部材が押圧支持部材の湾曲の曲率を変更することで、ニップ幅を変更することができる。具体的には、曲率を大きくすると、フィルム部材と加圧ローラとの接触部分が記録シートの搬送方向において短くなるので、ニップ幅を小さくすることができる。また、曲率を小さくすると、フィルム部材と加圧ローラとの接触部分が記録シートの搬送方向において長くなるので、ニップ幅を大きくすることができる。このとき、加圧ローラは移動しないので、加圧ローラとフィルム部材との摩擦力を損なうことはない。

本発明の定着装置によれば、曲率変更部材によって押圧支持部材の湾曲の曲率を変更することで、加圧ローラとフィルム部材との摩擦力を損なわずにニップ幅を変更することができる。

本発明の実施形態に係る定着装置を備えたレーザプリンタの断面図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の主要部の側面図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の主要部の斜視図である。 押圧支持部材の湾曲の曲率を小さくした状態の側面図（ａ）と、押圧支持部材の湾曲の曲率を大きくした状態の側面図（ｂ）である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、まず、本発明の実施形態に係る定着装置８を備えたレーザプリンタ１（画像形成装置）の概略構成について説明した後、定着装置８の詳細な構成について説明する。

＜レーザプリンタの概略構成＞
図１に示すように、レーザプリンタ１は、本体筐体２内に、記録シートの一例としての用紙Ｐを供給する給紙部３と、露光装置４と、用紙Ｐ上にトナー像（現像剤像）を転写するプロセスカートリッジ５と、用紙Ｐ上のトナー像を熱定着する定着装置８とを主に備えている。

なお、以下の説明において、方向は、レーザプリンタを使用するユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１における右側を「前」、左側を「後」とし、手前側を「左」、奥側を「右」とする。また、図１における上下方向を「上下」とする。

給紙部３は、本体筐体２内の下部に設けられ、用紙Ｐを収容する給紙トレイ３１と、用紙Ｐの前側を持ち上げる用紙押圧板３２と、給紙ローラ３３と、給紙パット３４と、紙粉取りローラ３５，３６と、レジストローラ３７とを主に備えている。給紙トレイ３１内の用紙Ｐは、用紙押圧板３２によって給紙ローラ３３に寄せられ、給紙ローラ３３と給紙パット３４によって１枚ずつ分離され、紙粉取りローラ３５，３６およびレジストローラ３７を通ってプロセスカートリッジ５に向けて搬送される。

露光装置４は、本体筐体２内の上部に配置され、レーザ発光部（図示せず）と、回転駆動するポリゴンミラー４１と、レンズ４２，４３と、反射鏡４４，４５，４６とを主に備えている。露光装置４では、レーザ発光部から出射される画像データに基づくレーザ光（鎖線参照）が、ポリゴンミラー４１、レンズ４２、反射鏡４４，４５、レンズ４３、反射鏡４６の順に反射または通過して、感光体ドラム６１の表面で高速走査される。

プロセスカートリッジ５は、露光装置４の下方に配置され、本体筐体２に設けられたフロントカバー２１を開いたときにできる開口から本体筐体２に対して着脱可能に装着される構成となっている。このプロセスカートリッジ５は、ドラムユニット６と、現像ユニット７とから構成されている。

ドラムユニット６は、感光体ドラム６１と、帯電器６２と、転写ローラ６３とを主に備えている。また、現像ユニット７は、ドラムユニット６に対して着脱可能に装着される構成となっており、現像ローラ７１と、供給ローラ７２と、層厚規制ブレード７３と、トナー（現像剤）を収容するトナー収容部７４とを主に備えている。

プロセスカートリッジ５では、感光体ドラム６１の表面が、帯電器６２により一様に帯電された後、露光装置４からのレーザ光の高速走査によって露光されることで、感光体ドラム６１上に画像データに基づく静電潜像が形成される。また、トナー収容部７４内のトナーは、供給ローラ７２を介して現像ローラ７１に供給され、現像ローラ７１と層厚規制ブレード７３との間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ７１上に担持される。

現像ローラ７１上に担持されたトナーは、現像ローラ７１から感光体ドラム６１上に形成された静電潜像に供給される。これにより、静電潜像が可視像化され、感光体ドラム６１上にトナー像が形成される。その後、感光体ドラム６１と転写ローラ６３との間を用紙Ｐが搬送されることで感光体ドラム６１上のトナー像が用紙Ｐ上に転写される。

定着装置８は、プロセスカートリッジ５の後方に設けられている。トナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置８を通過することでトナー像が熱定着され、搬送ローラ２３，２４によって排紙トレイ２２上に排出される。

＜定着装置の詳細構成＞
図２に示すように、定着装置８は、フィルム部材８１と、押圧支持部材８２と、熱源の一例としてのハロゲンヒータ８３と、加圧ローラ８４と、曲率変更部材８５とを主に備えている。なお、以下の説明においては、フィルム部材８１の周方向を単に「周方向」といい、用紙Ｐの幅方向（用紙Ｐの搬送方向に直交する方向）を単に「幅方向」という。

フィルム部材８１は、耐熱性を有する材料から形成された無端状（筒状）のフィルムであり、押圧支持部材８２および図示しないガイド部材に摺接可能に掛けられている。

押圧支持部材８２は、加圧ローラ８４の押圧力を受ける部材であり、アルミニウム、ステンレス、鉄などから側面視で湾曲した板状に形成されている。この押圧支持部材８２は、フィルム部材８１の内面に摺接可能に接触して配置され、湾曲の曲率が変わるように弾性変形可能となっている。

ハロゲンヒータ８３は、押圧支持部材８２およびフィルム部材８１を加熱することで用紙Ｐ上のトナー像を加熱する公知のヒータであり、フィルム部材８１の内側で、フィルム部材８１の内面（および押圧支持部材８２）から所定の間隔をあけて配置されている。

加圧ローラ８４は、フィルム部材８１を介して押圧支持部材８２を押圧することでフィルム部材８１との間に押圧支持部材８２の湾曲形状に沿った形状（曲面状）のニップ部Ｎを形成する公知のローラであり、フィルム部材８１の下方に配置されている。この加圧ローラ８４は、本体筐体２内に設けられた図示しないモータから駆動力が伝達されて回転駆動するように構成されており、回転駆動することでフィルム部材８１（または用紙Ｐ）との摩擦力によりフィルム部材８１を従動回転させる。トナー像が転写された用紙Ｐは、加圧ローラ８４とフィルム部材８１との間を搬送されることでトナー像が熱定着される。

図３に示すように、曲率変更部材８５は、押圧支持部材８２の湾曲の曲率を変更する部材であり、平面視枠状に形成された当接部材８６（鎖線参照）と、当接部材８６を付勢する付勢部材の一例としてのカム８７とを有している。なお、図３では、一端側（左側）のみを図示しているが、他端側（右側）も同様の構成となっている。

当接部材８６は、定着装置８の図示しないフレームに対して上下にスライド移動可能に支持されている。この当接部材８６は、押圧支持部材８２の端部８２Ａ，８２Ｂの上方に配置され、端部８２Ａ，８２Ｂに沿って幅方向（左右方向）に延びる一対の当接部８６Ａ，８６Ｂと、当接部８６Ａ，８６Ｂの幅方向の両端部を連結するように前後に延びる一対の連結部８６Ｃとから一体に構成されている。

当接部８６Ａ，８６Ｂは、カム８７によって当接部材８６が付勢されたときに、下面が押圧支持部材８２の端部８２Ａ，８２Ｂに当接して端部８２Ａ，８２Ｂを付勢する部位である。また、連結部８６Ｃは、カム８７によって付勢される部位であり、フィルム部材８１の幅方向の両端部（開口端）より左右方向において外側に配置されている。

カム８７は、連結部８６Ｃの中央付近の上方に配置され、回転軸８７Ａを中心として回転可能に構成されている。このカム８７は、側方から見て、いずれも回転軸８７Ａ（カム８７の回転中心）を中心とする、半円状の大径部８７Ｂと、径方向の寸法が大径部８７Ｂより小さい半円状の小径部８７Ｃとを有している。

詳細については後述するが、カム８７は、回転により、大径部８７Ｂが下に来ると当接部材８６を下方に向けて付勢し、小径部８７Ｃが下に来ると付勢を解除するように構成されている。なお、カム８７の回転（切替）は、レーザプリンタ１の動作を制御する図示しない制御装置によって制御されるように構成してもよいし、レーザプリンタ１を使用するユーザがリヤカバー２５（図１参照）を開けて手動で切り替えるようにしてもよい。

＜ニップ幅の変更と定着装置の作用効果＞
図４（ａ）に示すように、カム８７の回転により大径部８７Ｂが下に来ると、カム８７が当接部材８６の幅方向の両端部（連結部８６Ｃ）を下方（加圧ローラ８４）に向けて付勢する（押し下げる）。そうすると、当接部材８６が押し下げられ、当接部８６Ａ，８６Ｂが押圧支持部材８２の端部８２Ａ，８２Ｂを下方に向けて付勢するので、押圧支持部材８２が押し広げられて変形し、押圧支持部材８２の湾曲の曲率が小さくなる。

押圧支持部材８２の湾曲の曲率が小さくなると、フィルム部材８１と加圧ローラ８４との接触部分（ニップ部Ｎ）が用紙Ｐの搬送方向において長くなるので、ニップ幅Ｗ１が大きくなる。このとき、加圧ローラ８４は移動しないので、加圧ローラ８４がフィルム部材８１（押圧支持部材８２）を押圧する力はほとんど変化しないため、加圧ローラ８４とフィルム部材８１との摩擦力は損なわれない。

図４（ｂ）に示すように、カム８７の回転により小径部８７Ｃが下に来ると、カム８７による付勢が解除される。そうすると、弾性変形可能な押圧支持部材８２が元の形状に変形する（戻る）ので、押圧支持部材８２の湾曲の曲率が図４（ａ）の状態と比較して相対的に大きくなる。

押圧支持部材８２の湾曲の曲率が大きくなると、フィルム部材８１と加圧ローラ８４との接触部分（ニップ部Ｎ）が用紙Ｐの搬送方向において短くなるので、ニップ幅Ｗ２が小さくなる。このときも、加圧ローラ８４は移動しないので、加圧ローラ８４とフィルム部材８１との摩擦力は損なわれない。

以上説明した本実施形態の定着装置８では、押圧支持部材８２を可逆的に変形させることで押圧支持部材８２の湾曲の曲率を変更する曲率変更部材８５によって、加圧ローラ８４とフィルム部材８１との摩擦力を損なわずにニップ幅を変更することができる。これにより、用紙Ｐとフィルム部材８１とがスリップしにくくなるので、画像品質を良好に保つことができる。また、用紙Ｐの種類（厚さ）によらずに十分な熱定着を行うことができるとともに、用紙Ｐにしわができることを抑制することができる。

また、曲率変更部材８５は、当接部材８６の幅方向の両端部（連結部８６Ｃ）を下方に向けて付勢することで当接部材８６を介して押圧支持部材８２を変形させるカム８７を有するので、当接部材８６の幅方向の一端側だけを付勢する構成と比較して、押圧支持部材８２に対して均一に付勢力を与えることができる。これにより、押圧支持部材８２を均一に変形させることができるので、加圧ローラ８４とフィルム部材８１との摩擦力を幅方向において一定に保ちつつニップ幅を変更することができる。

また、押圧支持部材８２に付勢力を与えるカム８７が、フィルム部材８１の開口端より外側に配置されているので、フィルム部材８１の内側に付勢力を与える部材を配置する構成と比較して、曲率変更部材８５および定着装置８を簡易な構成とすることができる。
さらに、回転駆動するように構成された加圧ローラ８４が移動しないので、定着装置８を簡易な構成とすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

前記実施形態では、ニップ幅を２段階（Ｗ１またはＷ２）に変更する構成、言い換えれば、押圧支持部材８２の湾曲の曲率を２段階に変更するカム８７を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、押圧支持部材の湾曲の曲率を３段階以上に変更する構成としてもよい。

例えば、カム８７の代わりに、連結部８６Ｃに向けて上方から進退可能に構成された付勢部材を設け、この付勢部材の進退の程度を３段階に設定することで押圧支持部材の湾曲の曲率を３段階に変更することができる。これにより、ニップ幅を３段階に変更することができる。

前記実施形態では、当接部材８６と、当接部材８６を下方に向けて付勢することで押圧支持部材８２を変形させるカム８７とを有する曲率変更部材８５を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、押圧支持部材のフィルム部材周方向の両端部を押し上げたり、引っ張り上げたりして押圧支持部材の曲率を変更する曲率変更部材を採用してもよい。

前記実施形態では、熱源としてハロゲンヒータ８３を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、誘導加熱（Induction Heating）方式のヒータ（いわゆるＩＨヒータ）や発熱抵抗体などであってもよい。なお、前記実施形態では、ハロゲンヒータ８３（熱源）をフィルム部材８１の内側に配置してフィルム部材８１を内側から加熱する構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、熱源をフィルム部材の外側に配置してフィルム部材を外側から加熱する構成としてもよい。また、熱源はフィルム部材に接触するように配置してもよい。

前記実施形態では、記録シートとして、普通紙や封筒などの用紙Ｐを例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ＯＨＰシートなどであってもよい。

前記実施形態では、本発明の定着装置を備えた画像形成装置として、レーザプリンタ１を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ＬＥＤによって露光を行うＬＥＤプリンタであってもよいし、プリンタ以外の複写機や複合機などであってもよい。

８ 定着装置
８１ フィルム部材
８２ 押圧支持部材
８２Ａ 端部
８２Ｂ 端部
８３ ハロゲンヒータ
８４ 加圧ローラ
８５ 曲率変更部材
８６ 当接部材
８６Ａ 当接部
８６Ｂ 当接部
８６Ｃ 連結部
８７ カム
８７Ｂ 大径部
８７Ｃ 小径部
Ｎ ニップ部
Ｐ 用紙
Ｗ１ ニップ幅
Ｗ２ ニップ幅

Claims (2)

1. 記録シート上の現像剤像を熱定着する定着装置であって、
   筒状のフィルム部材と、
   湾曲した板状をなし、前記フィルム部材の内面に摺接する押圧支持部材と、
   前記フィルム部材を加熱する熱源と、
   前記フィルム部材を介して前記押圧支持部材を押圧することで前記フィルム部材との間にニップ部を形成するとともに、回転駆動することで前記フィルム部材を従動回転させる加圧ローラと、を備え、
   前記押圧支持部材は、前記フィルム部材の内面に摺接する部分が、前記加圧ローラ側へ向けて突出するように湾曲した凸型形状に形成され、
   前記凸型形状を保ちつつ、前記押圧支持部材を可逆的に変形させることで前記押圧支持部材の湾曲の曲率を変更する曲率変更部材を備えたことを特徴とする定着装置。
2. 前記曲率変更部材は、
   前記押圧支持部材のフィルム部材周方向の両端部に当接する当接部材と、
   前記当接部材の記録シート幅方向の両端部を前記加圧ローラに向けて付勢することで前記当接部材を介して前記押圧支持部材を変形させるとともに、当該付勢を解除可能に構成された付勢部材とを有す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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