JP5438978B2

JP5438978B2 - 定着装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP5438978B2
Application number: JP2009010520A
Authority: JP
Inventors: 昭浩近藤
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2009-01-21
Filing date: 2009-01-21
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2029-01-21
Also published as: JP2010169779A

Description

本発明は、フィルム状の加熱体と、ニップ部を協働して形成するように前記加熱体に対向配置されて該加熱体を駆動する加圧回転部材と、を備え、前記ニップ部で挟持された転写紙の表面に転写されたトナー像をニップ搬送しつつ加熱定着する定着装置及び画像形成装置に関するものである。

従来から、電子写真技術を応用したプリンタや複写機等の画像形成装置では、フィルム状の加熱ベルトと、ニップ部を協働して形成するように加熱ベルトに対向配置されて加熱ベルトを駆動する加圧ローラと、を備え、転写紙の表面に転写されたトナー像をニップ搬送しつつ加熱定着する定着装置が周知である。

この際、フィルム状の加熱ベルトと、この加熱ベルトと協働してニップ部を形成して加熱ベルトを回動移動させる加圧ローラと、を備え、トナー画像を担持した転写紙を加熱ベルトと加圧ローラとでニップ搬送しつつトナー像を加熱定着させると共に、転写紙の移動方向と直交する幅方向に関して、ニップ幅を加熱ベルトの幅よりも幅広とすることによって、加熱ベルトの両端部のダメージを防止する定着装置が知られている。

特許第２８８４７１８号公報

ところが、上述した定着装置にあっては、単にニップ幅を加熱ベルトの幅よりも広くしただけなので、加熱ベルトが回動移動する際の幅方向のずれ、即ち、蛇行が発生し易く、その加熱ベルトの蛇行に伴って転写紙のトナー像がズレる等の定着不良の要因となってしまうという問題が生じていた。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、加熱体の蛇行を抑制し得て、高品質画像を確保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。

本発明の定着装置は、フィルム状の加熱体と、ニップ部を協働して形成するように前記加熱体に対向配置されて該加熱体を駆動する加圧回転部材と、前記加圧回転部材とで前記加熱体を挟むことによって前記加熱体の変形を防止する押え部材と、を備え、転写紙の表面に転写されたトナー像を前記ニップ部でニップ搬送しつつ加熱定着する定着装置において、前記加圧回転部材の幅を前記加熱体の幅よりも狭幅とすると共に、前記押え部材の幅を前記加圧回転部材の幅と略同幅に構成し、前記加熱体の内側両端に前記押え部材の両端と接触することで前記加熱体の蛇行を抑制する略円筒形状の規制部材を設けたことを特徴とする。

この際、前記規制部材と前記押え部材との間に間隙を設けるのが好ましい。

また、前記加圧回転部材の両端に前記加熱体の表面から離間する退避部を設けたことを特徴とする。

さらに、前記押え部材の角部をＲ形状としたことを特徴とする。

また、本発明は上記した何れかの構成からなる定着装置を採用した画像形成装置とすることができる。

本発明の定着装置は、加熱体の蛇行を抑制し得て、高品質画像を確保することができる。

本発明の一実施形態に係る定着装置を搭載した画像形成装置としてのプリンタの説明図である。本発明の一実施形態に係る定着装置の説明図である。本発明の一実施形態に係る定着装置の断面図である。本発明の一実施形態に係る定着装置の要部の平面図である。本発明の一実施形態に係る変形例１の定着装置の断面図である。本発明の一実施形態に係る変形例２の定着装置の断面図である。

次に、本発明の一実施形態に係る定着装置について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る定着装置を搭載した画像形成装置としてのプリンタの説明図、図２は本発明の一実施形態に係る定着装置の説明図である。

（画像形成装置の全体構成）
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタ１は、画像形成装置本体としてのプリンタ本体２の内部にスライド変位可能に格納された給紙カセット３と、給紙カセット３の収納空間４内に収納した転写紙（図示せず）を取り出す給紙部５と、プリンタ本体２の正面に配置した手差トレイ６と、手差トレイ６にセットした転写紙（図示せず）を取り出す手差給紙部７と、各給紙部５，７から供給された転写紙を搬送する搬送経路８と、搬送経路８のシート搬送方向上流側で各給紙部５，７の合流部よりもシート搬送方向下流側に配置したレジストローラ対９と、レジストローラ対９よりも搬送経路８のシート搬送方向下流側に配置されてトナーコンテナ１０から供給されたトナー等の現像剤により転写紙の一面に転写像を形成する画像形成部１１と、画像形成部１１よりも搬送経路８のシート搬送方向下流側に配置されて転写紙の一面に形成されたトナー画像を定着する定着装置１２と、定着装置１２を通過した転写紙の他面に転写像を形成する場合に搬送経路８の定着装置１２よりも搬送経路下流側からレジストローラ対９よりも搬送経路８の搬送経路上流側へと引き戻す反転経路１３と、搬送経路８の終端部に設けられた排紙部１４とを備えている。

（トナーコンテナ１０の構成）
トナーコンテナ１０は、コンテナ本体１５の内部に補給用トナーが収納されている。また、その補給用トナーは、可撓性樹脂材料等からなるパドル１６によって攪拌されると共に、スパイラル１７によって転写紙幅方向（図１の紙面奥行き方向）に搬送された後、その所定位置で画像形成部１１の現像デバイス１８へと供給される。

（定着装置１２の構成）
定着装置１２は、図２に示すように、互いに圧接することでニップ部２９を形成する一対の加熱ベルト３０と、この加熱ベルト３０に対向配置された加圧ローラ３１と、を備えている。

加熱ベルト３０は、例えば、外径約４０ｍｍとなるように無端ベルト状のものから略円筒形とされた加熱ベルト本体３２と、加熱ベルト本体３２の内部に配置された補強フレーム３３と、加熱ベルト本体３２の内部に設けられた一対の熱源３４と、加熱ベルト本体３２の両端寄り内壁に設けられた略円筒形状の一対のリブ３５と、を備えている。

加熱ベルト本体３２は、厚さは約３０μｍのニッケル等から形成されており、その表面にはトナーの溶融に伴う搬送シートとの密着を防止するためにＰＦＡ（パーフロロアロキルビニルエーテル共重合体）を主成分とするコーティング膜等からなる表面離型層（図示せず）が形成されている。尚、この表面離型層は、例えば、ＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）を主成分とするフッ素系樹脂でも良い。また、加熱ベルト本体３２は、例えば、外周速度：３２０ｍｍ／ｓｅｃで図示時計回り方向に回動移動可能とされ、これにより搬送シートが図示右から左へと搬送される。

補強フレーム３３は、例えば、耐熱性を備えた金属等から、加熱ベルト本体３２を挟んで加圧ローラ３１と対向する押え部材３３ａと、この押え部材３３ａから上方に突出した補強部材３３ｂとを一体に備えた下向きの略Ｔ字状に形成されており、ニップ部２９における加熱ベルト本体３２の保形性を維持するように、図３に示すように、加熱ベルト本体３２の裏面側両端付近に跨って摺接している。尚、補強フレーム３３は、加熱ベルト本体３２のニップ部２９でのトナー定着温度を維持するように熱伝導率の低い材質のものを用いるのが好ましい。また、補強フレーム３３は、押え部材３３ａの四隅（角部）をＲ形状とすることにより、補強フレーム３３の幅を加熱ベルト本体３２の幅よりも幅狭としたものでありながら、加熱ベルト本体３２との摺接に伴う内面のダメージを抑制することができる。

熱源３４は、ハロゲンヒータ（例えば、消費電力８００Ｗ）等の加熱体が加熱ベルト本体３２の全幅に跨って用いられており、この熱源３４の発熱により加熱ベルト本体３２の表面が加熱（例えば、設定温度：１８０℃）される。尚、この熱源３４の両端には電源供給用の配線（図示せず）が接続される。

一対のリブ３５は、図３に示すように、補強フレーム３３の両端から所定間隔Ｈ１を存して離間した状態で加熱ベルト本体３２の両縁部付近に所定幅Ｈ２を持って配置されている。尚、一対のリブ３５は、加熱ベルト本体３２の幅を加圧ローラ３１の幅よりも広幅とした際、加圧ローラ３１の全幅に補強フレーム３３を跨らせた状態で、加熱ベルト本体３２の残余の両端部分に配置され、保形性を有すると共に耐熱性を備えた金属材料等で構成することによって加熱ベルト本体３２の両端付近の強度を確保している。また、本実施の形態において、リブ３５は、その所定幅Ｈ２は約３ｍｍとされ、補強フレーム３３の両端から離間する所定間隔Ｈ１は約１ｍｍとされている。

加圧ローラ３１は、鉄等の芯金３６と、この芯金３６の外周を覆うと共に加熱ベルト本体３２の幅よりも狭幅とされたシリコーンゴム等からなる弾性層３７とを備えている。この際、弾性層３７の外周には厚さ約５０μｍのＰＦＡチューブ等からなる表面離型層（図示せず）が設けられている。また、加圧ローラ３１の外径は約３０ｍｍとされ、その両端をＲ形状とすることにより、ニップ部２９の急激なニップ圧変化を防ぐことができ、加熱ベルト本体３２の破損を抑制している。尚、弾性層３７の幅は、少なくともＲ形状部分を除いて加熱ベルト本体３２とで構成するニップ部２９のニップ幅を転写紙幅よりも広く確保したうえで、加熱ベルト本体３２の幅よりも狭幅としている。

ところで、弾性層３７の両端形状は、上述したＲ形状に限定されるものではなく、例えば、図５に示すような面取り形状や、図６に示すような段差形状等、弾性層３７の両端が加熱ベルト本体３２から徐々に退避していれば良い。

（現像デバイス１８の構成）
この現像デバイス１８は、トナーコンテナ１０から供給された補給用トナーを攪拌しつつ画像形成部１１の感光体ドラム１９に供給するもので、その内部には隔壁２０によって仕切られた状態で一対のスパイラル２１，２２が配置されている。

隔壁２０の両端（図１の紙面奥行き方向）は各スパイラル２１，２２の両端間を連通するように開放しており、スパイラル１７の下方に設けられたスパイラル２１により現像デバイス１８の一方側へ向けてトナーを攪拌搬送（往路）した後に、この一方側の隔壁開放端で折り返されてスパイラル２２により現像デバイス１８の他方側へと向けて補給用トナーを攪拌搬送（復路）し、さらにこの他方側の隔壁開放端で再び折り返される循環搬送経路が構成されている。また、スパイラル２２には、感光体ドラム１９に接触して補給用トナーを供給する現像ローラ２３が配置されている。

現像ローラ２３は、その周面が感光体ドラム１９の周面と対向するように配置されている。従って、現像ローラ２３に搬送されつつある補給用トナーは、現像ローラ２３を介して感光体ドラム１９の周面に供給され、これによって感光体ドラム１９の周面にトナー像が形成されることになる。この際、現像ローラ（マグネットローラ）２３は、感光体ドラム１９にトナーを凝集しないよう適度に攪拌しつつ供給する。

（画像形成部１１の構成）
画像形成部１１は、例えば、アモルファスシリコン製の感光体ドラム１９の周囲に、感光体ドラム１９の回転方向（図示矢印参照）に沿う画像形成プロセス順に、帯電デバイス２４・露光デバイス（ＬＳＵ）２５・現像デバイス１８（現像ローラ２３）・転写デバイス２６・クリーニングデバイス２７・除電デバイス２８を備えている。

これにより、画像形成部１１は、感光体ドラム１９が図示しない駆動手段によって所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動され、その表面が帯電デバイス２４によって所定の極性・電位に均一に帯電される。

帯電後の感光体ドラム１９は、その表面に露光デバイス２５によって静電潜像が形成される。ここで、露光デバイス２５は、パーソナルコンピュータ等から出力された印刷データに含まれる画像データに基づいて、感光体ドラム１９の表面にレーザ光Ｐを照射し、感光体ドラム１９の表面のレーザ光照射部分の電荷を除去して画像情報に応じた静電潜像を形成する。

そして、感光体ドラム１９の表面に形成された静電潜像は、現像デバイス１８によってトナーコンテナ１０から供給された電荷を有するトナーが静電的に付着されて未定着トナー像として現像される。さらに、その未定着トナー像は、転写デバイス２６によって転写紙に転写像として転写される。

この際、転写紙に未定着トナー像を転写した感光体ドラム１９は、クリーニングデバイス２７によって感光体ドラム１９の表面に残存した残トナーや紙粉等の残留物の除去処理が行われた後、次の画像形成時の帯電のために除電デバイス２８により除電処理が施される。

（露光デバイス２５の構成）
露光デバイス２５は、例えば、図示を略するパーソナルコンピュータから送信された印刷データに含まれる画像データを処理して、感光体ドラム１９の表面にレーザ光Ｐを照射する。尚、ここでの印刷データには、上述した画像データの他、例えば、画像形成処理部数・拡大／縮小率・カラー／モノクロ指定・画像濃度等の各種設定に関するデータ等が該当する。また、露光デバイス２５は、画像形成装置として、例えば、複写機能の場合には画像読取部で読み取った画像データ、ファクシミリ機能の場合には電話回線等を介して受信した画像データを処理する。

（転写デバイス２６の構成）
転写デバイス２６には、転写電圧が印加され、感光体ドラム１９の表面に形成されたトナー像を、感光体ドラム１９と協働して転写紙をニップ搬送しつつ、その印加電圧によって転写する。

（除電デバイス２８の構成）
除電デバイス２８は、ＬＥＤ光源等が用いられ、帯電デバイス２４で帯電された感光体ドラム１９を除電する。

上記の構成において、トナー転写後の転写紙は、定着装置１２のニップ部２９を通過する際、加熱ベルト３０の加熱によってトナーが溶融定着される。

この際、加圧ローラ３１は、弾性層３７の両端をＲ形状等によって加熱ベルト本体３２から徐々に退避されていることにより、ニップ部２９の急激なニップ圧変化を防ぐことができ、加熱ベルト本体３２の破損を抑制することができる。

ところで、上記実施の形態では、本発明の定着装置１２をプリンタ１に適用して説明したが、複写機や複合機といった画像形成装置全般に適用することができることは勿論である。

３０…加熱ベルト
３２…加熱ベルト本体（加熱体）
２９…ニップ部
３１…加圧ローラ（加圧回転部材）
３３…補強フレーム
３３ａ…押え部材
３５…リブ（規制部材）

Claims

フィルム状の加熱体と、ニップ部を協働して形成するように前記加熱体に対向配置されて該加熱体を駆動する加圧回転部材と、前記加圧回転部材とで前記加熱体を挟むことによって前記加熱体の変形を防止する押え部材と、を備え、転写紙の表面に転写されたトナー像を前記ニップ部でニップ搬送しつつ加熱定着する定着装置において、
前記加圧回転部材の幅を前記加熱体の幅よりも狭幅とすると共に、前記押え部材の幅を前記加圧回転部材の幅と略同幅に構成し、前記加熱体の前記加圧回転部材に圧接されない内側両端に略円筒形状の規制部材を設け、該両端の規制部材との間に間隙を隔てて前記押え部材を設け、前記規制部材は、前記押え部材の両端と接触することで前記加熱体の蛇行を抑制することを特徴とする定着装置。
前記加圧回転部材の両端に前記加熱体の表面から離間する退避部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記押え部材の角部をＲ形状としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
請求項１乃至請求項３の何れか１項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。