JP5567605B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、定着装置および画像形成装置に関する。

従来の定着装置として、両端を軸受けにより回転可能に支持される定着ローラとニップパッドが定着ベルトを介して接触している、加熱式の定着装置がある。ニップパッドがバネの押圧力により定着ローラに押し当てられることにより、記録媒体上に形成されたトナー像が記録媒体に定着される。

この構造の定着装置の定着ローラは、両端で支持されているが、長手方向の中央部で軸に直角の方向に変位する可能性がある。このような定着ローラにバネは均等に配置されているため、主走査方向中央部に加圧漏れが生じる虞がある。これを防ぐために弾性力の異なる複数のバネを利用して主走査方向中央部の押圧力を高め、加圧漏れを防ぐ定着装置がある。

特開２００６−３０３４９公報

しかしながら、弾性力の異なる複数種類のバネを使用するためには手間とコストがかかる虞がある。

本発明が解決しようとする課題は、ニップパッドを定着ローラに押し当てるバネを不均等に配置することによって定着ローラとニップパッドの接触圧を均一化し、安定した画像定着が可能な定着装置及び画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決するために、実施形態の定着装置は、発熱部材を備えた定着ローラと、エンドレスの定着ベルトを介して前記定着ローラに接する加圧ローラと、前記定着ベルトを介して前記定着ローラに接する押圧部材と、前記押圧部材の長手方向中央部ほど狭く、長手方向両端部ほど広い間隔で配置され、前記押圧部材を前記定着ローラに付勢する、全て等しい物理的性質を有する複数個の弾性体と、を備える。

本実施形態の定着装置を搭載したＭＦＰを示す概略構成図。 本実施形態の画像形成ステーションの１つを示す概略構成図。 本実施形態の定着装置を示す概略構成図。 本実施形態の定着装置を示す分解斜視図。 本実施形態のニップパッドユニットのバネが奇数であるときを説明するための図。 本実施形態のニップパッドユニットのバネが偶数であるときを説明するための図。

以下、発明を実施するための一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は画像形成装置であるカラーの複合機（ＭＦＰ：Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）１を示す縦断面図である。複合機１は、プリンタ部２と、スキャナ部３と、原稿搬送部４などを備える。

プリンタ部２は、給紙部１０と、レーザ光学ユニット２０と、画像形成部５０と、定着装置（ｆｕｓｅｒ）７０と、搬送部８０等を備える。

給紙部１０は、積層状に積み上げられたシートを収納する複数の給紙カセット１１と、カセット１１に収納されたシートの最上層の記録媒体であるシートを画像形成部５０に給紙するピックアップローラ１２などを含む。

画像形成部５０は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の４組の画像形成ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ及び６０Ｋと、各画像形成ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ及び６０Ｋによって形成されたトナー像を転写する中間転写ベルト５１、中間転写ベルト５１に所定の張力を与えるための複数のローラ５２及び中間転写ベルト５１を駆動するための駆動ローラ５４、などを備える。また、画像形成部５０は転写器である転写ローラ５５を備えている。駆動ローラ５４と転写ローラ５５は、中間転写ベルト５１を挟んで、所定の圧力で接触して、転写位置を構成している。

搬送部８０は、給紙カセット１１からピックアップローラ１２により取り出されたシートを所定のタイミングで画像形成部５０へ搬送を開始させるレジストローラ８１と、レジストローラ８１から繰り出されたシートＰを搬送する複数の搬送ローラ８２等を有する。また、搬送部８０はプリンタ部２の外部にシートＰが排出される直前に排紙ローラ８３を有し、排紙ローラ８３によって排紙されたシートＰを受け取る排紙トレー８４が、プリンタ部２の上面に形成されている。

次に図２に一つの画像形成ステーション６０の一例の拡大図を示して説明を続ける。

スキャナ部３は、原稿稿搬送部４により搬送された原稿または原稿台に置かれた原稿を読み取り、画像情報を生成する。

画像形成ステーション６０は、前述の画像情報で変調されてレーザ光学ユニット２０から出射されたレーザ光が照射される感光体ドラム６１と、感光体ドラム６１表面に一様な電荷を与える帯電器６２と、内部にトナー１００を収納するとともに感光体ドラム６１表面にトナー１００を供給する現像器６３と、感光体ドラム６１と中間転写ベルト５１を介して対向配置され、感光体ドラム６１に供給されたトナー１００を中間転写ベルト５１に転写する中間転写ローラ６４と、中間転写ベルト５１に転写されず感光体ドラム６１表面に残ったトナー１００をクリーニングするクリーニングユニット６５等を備える。各画像形成ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋはいずれも同一構成になっている。

次に画像形成の作用について説明をする。

帯電器６２は、回転駆動される感光体ドラム６１表面に一様な電荷を付与する。一様な電荷が与えられた感光体ドラム６１は、レーザ光学ユニット２０から出射されたレーザ光によって走査され、画像情報に対応する潜像が作成される。現像器６３は、感光体ドラム６１表面にトナー１００を供給し、感光体ドラム６１上に形成された潜像を現像し、トナー画像を形成する。現像器６３によって感光体ドラム６１上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト５１に中間転写ローラ６４によって転写される。

また、給紙カセット１１からピックアップローラ１２によって繰り出されたシートＰは、複数の搬送ローラ８２によって搬送される。シートＰは、中間転写ベルト５１と転写ローラ５５の転写位置に来た時に、中間転写ベルト５１に形成されているトナー画像を転写される。トナー画像が転写されたシートＰはさらに搬送され、定着装置７０でトナー画像が定着され、排紙トレー８４に排紙される。

次に定着装置７０の構造を図３ないし図６を用いて説明をする。

図３は、図１に示す定着装置７０の拡大図であり、記録媒体であるシートＰが矢印Ｒ方向へ搬送される。定着装置７０は定着ローラ７１と、定着ベルト７２を介して定着ローラ７１に接する加圧側定着ローラ７３および加圧ローラ７４と、定着ベルト７２に張力を持たせるテンションローラ７５等を備える。定着ベルト７２は、加圧ローラ７４、テンションローラ７５、およびニップパッド９１の外周に掛けられている。また加圧側定着ローラ７３と加圧ローラ７４との間に形成された定着領域Ｓと、定着領域Ｓに定着ベルト７２を押し当てる押圧部材であるニップパッドユニット９０等を備える。

定着ローラ７１は金属製の中空パイプ形状であり、内部にヒータ７６（発熱部材）が配置される。定着ローラ７１はモータ等の外部動力により矢印Ａ方向に回転する。本実施形態の定着ローラ７１は金属製であるが、使用する記録媒体によってはゴム製素材をローラの外周に塗布し、さらにその外周に表面を保護するシート材を巻きつけたものを用いても良い。

加圧側定着ローラ７３は、定着ベルト７２を介して定着ローラ７１に接する。加圧側定着ローラ７３は金属製であり、矢印Ｂ方向に回転する。金属製のローラの内部にヒータ７６が配置され、媒体Ｐに形成されたトナー画像１００に熱を加える。定着ローラ７１の内部にもヒータが配設されているため、加圧側定着ローラ７３のヒータ７６は無くとも良い。

定着ベルト７２は金属もしくはポリイミド製のエンドレスベルトで、加圧側定着ローラ７３の熱を定着領域Ｓまで伝達する。

加圧ローラ７４は、定着ベルト７２を介して定着ローラ７１と接しており、矢印Ｃ方向に回転する。加圧ローラ７４は金属製の軸の外周にゴム等の弾性部材を巻きつけたものであり、記録媒体Ｐを定着ローラ７１に押しつけている。

テンションローラ７５は、加圧定着ローラ７３と加圧ローラ７４に掛けられたエンドレスの定着ベルト７２の内周側に配設される。テンションローラ７５は定着ベルト７２の外周方向に一定圧力で動作することにより定着ベルト７２に張りを持たせる。

ニップパッドユニット９０は定着ベルト７２を介して定着ローラ７１の定着領域Ｓに接している。図４を用いてニップパッドユニット９０の構造について説明をする。

図４は、分解したニップパッドユニット９０と定着ローラ７１の斜視図である。ニップパッドユニット９０は、定着ベルト７２を介して定着ローラ７１に接するニップパッド９１と、ブレード９２を介してニップパッド９１に接着された複数のバネ９３（図５参照）と、バネ９３を保持するバネホルダ９４およびブラケット９５等を備える。

ニップパッド９１はゴム等の弾性のある素材からなり、定着ベルト７２を介して定着ローラ７１と接し、記録媒体Ｐを定着ローラ７１に押し当てる。ニップパッド９１はブレード９２を介して接着されたバネ９３により、定着ローラ７１に押し当てられる。ニップパッド９１として、フエルトの様な厚みのある布状のものを用いても良い。

板部材であるブレード９２は接着部材によりニップパッド９１に固定されており（図５参照）、バネ９３の接触面に発生する加圧の応力集中を回避する。

弾性体としてのバネ９３はブレード９２を介してニップパッド９１に接着されている。バネ９３の例としては板バネ、竹の子バネ等が挙げられる。またバネ９３の代わりにゴム、スポンジ等を用いても良い。また、外部からの圧力により変形が可能な、例えばゴムまりのようなものを用いても良い。バネ９３を保持するバネホルダ９４は複数の穴部９８を備えており、各々の穴部９８にバネ９３が１つずつ保持される。

複数のバネ９３はニップパッド９１の長手方向に沿って配置される。バネ９３同士の間隔はニップパッド９１の長手方向中心部ほど狭く、端部に近いほど広い。

複数のバネは全て等しい物理的性質を備える。物理的性質とは、弾性力、形状等であり、好ましくは同じバネを用いる。

図５はバネ９３の配置を説明するための簡略図である。バネ９３は、ニップパッド９１の長手方向中心部にあるバネ９３aの位置を対称線Ｘとして対称に配置する。バネ９３aと、バネ９３aの隣のバネ９３ｂとの距離をＬ１とする。バネ９３ｂと、バネ９３ｂの隣のバネ９３ｃとの距離をＬ２とする。Ｌ２はＬ１よりも大きい。バネ９３ｃと、バネ９３ｃの隣のバネ９３ｄとの距離をＬ３とする。Ｌ３はＬ２よりも大きい。このようにしてバネ９３を、ニップパッド９１の長手方向最端部のバネ９３ｅ、９３ｅまで配置する。

最大のバネ９３間の距離をＬｎとし、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３・・・＜Ｌ（ｎ−１）＜Ｌｎとする。またＬｎのときのバネ９３の個数は２ｎ+１である。｛Ｌｎ−Ｌ（ｎ−１）｝と｛
Ｌ（ｎ−１）−Ｌ（ｎ−２）｝の値は等しくなくとも良い。

バネ９３の密度が高いほどバネ９３の押圧力は高まる。ニップパッド９１の長手方向中心部ほどバネ９３の密度が高くなるようにバネ９３を配置することにより、中心部でバネ９３がニップパッド９１に与える押圧力が高い。本実施形態においては、ニップパッド９１の長手方向中心部ほどバネ９３の密度が高くなっており、ニップパッド９１の長手方向中心部ほどバネ９３がニップパッド９１に与える押圧力が高いため、押圧力の差が相殺され、定着ローラ７１に均等に押圧力を与えることができる。

本実施形態ではバネ９３を奇数個用いたが、偶数個用いてもよい。図６に示すように偶数個のバネ９３は、ニップパッド９１の長手方向の等分線を対称線Ｘとして配置される。最も対称線Ｘに近い位置にあるバネ９３ｆ、９３ｆの距離をＭ１とし、それぞれのバネ９３ｆ、９３ｆから距離Ｍ２の位置にバネ９３ｇ、９３ｇを配置する。Ｍ２はＭ１よりも大きい。バネ９３ｇ、９３ｇから距離Ｍ３の位置にバネ９３ｈ、９３ｈを配置する。Ｍ３はＭ２よりも大きい。このようにしてバネ９３を、ニップパッド９１の長手方向の最端部のバネ９３ｉ、９３ｉまで配置する。

最大のバネ９３間の距離をＭｔとし、Ｍ１＜Ｍ２＜Ｍ３・・・＜Ｍ（ｔ−１）＜Ｍｔとする。またＭｔのときのバネ９３の個数は２ｔである。｛Ｍｔ−Ｍ（ｔ−１）｝と｛Ｍ（ｔ−１）−Ｍ（ｔ−２）｝の値は等しくなくとも良い。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１・・・複合機（ＭＦＰ）
５０…画像形成部
７０…定着装置
７１…定着ローラ
７２…定着ベルト
７４…加圧ローラ
７６…ヒータ
９０…ニップパッドユニット
９１…ニップパッド
９３…バネ

Claims (8)

1. 発熱部材を備えた定着ローラと、
   定着ベルトを介して前記定着ローラに接する加圧ローラと、
   前記定着ベルトを介して前記定着ローラに接する押圧部材と、
   前記押圧部材の長手方向中央部ほど狭く、長手方向両端部ほど広い間隔で配置され、前記押圧部材を前記定着ローラに付勢する、全て等しい物理的性質を有する複数個の弾性体と、
   を備える定着装置。
2. 発熱部材を備えた定着ローラと、
   定着ベルトを介して前記定着ローラに接する加圧ローラと、
   前記定着ベルトを介して前記定着ローラに接する押圧部材と、
   前記押圧部材を前記定着ローラに付勢する、全て等しい物理的性質を有する複数個の弾性体と、
   を備え、
   前記複数個の弾性体は、前記押圧部材の長手方向両端部に比べて長手方向中央部における密度が高くなるよう配置される定着装置。
3. 発熱部材を備えた定着ローラと、
   定着ベルトを介して前記定着ローラに接する加圧ローラと、
   前記定着ベルトを介して前記定着ローラに接する押圧部材と、
   前記押圧部材の長手方向中央部ほど狭く、長手方向両端部ほど広い間隔で配置される複数個の弾性体と、
   を備え、
   前記複数個の弾性体は、それぞれ略均等の圧力にて前記押圧部材を前記定着ローラに付勢する定着装置。
4. 前記複数個の弾性体は、前記押圧部材の長手方向中央部を軸として軸対称に配置される請求項１乃至３の何れか１項に記載の定着装置。
5. 前記定着ベルトに張力を与えるローラをさらに有し、
   前記定着ベルトは、前記加圧ローラ、前記ローラ、及び前記押圧部材の外周に掛けられる前記請求項１乃至４の何れか１項に記載の定着装置。
6. 記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
   発熱部材を備えた定着ローラと、
   定着ベルトを介して前記定着ローラに接する加圧ローラと、
   前記定着ベルトを介して前記定着ローラに接する押圧部材と、
   前記押圧部材の長手方向中央部ほど狭く、長手方向両端部ほど広い間隔で配置され、前記押圧部材を前記定着ローラに付勢する、全て等しい物理的性質を有する複数個の弾性体と、
   を備える画像形成装置。
7. 前記複数個の弾性体は、前記押圧部材の長手方向中央部を軸として軸対称に配置される請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記定着ベルトに張力を与えるローラをさらに有し、
   前記定着ベルトは、前記加圧ローラ、前記ローラ、及び前記押圧部材の外周に掛けられる請求項６又は７に記載の画像形成装置。

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