JP5589677B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。さらに詳述すると、像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置およびこれを備えた画像形成装置に関する。
複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の電子写真式画像形成装置においては、像担持体上に形成した静電潜像を現像装置で現像し、そのトナー像を記録媒体上に転写し、定着装置によって定着して画像形成を行っている。
定着装置としては、様々な方式のものが提案されており、例えば、所定の温度に維持された加熱ローラ(定着ローラ)と、当該加熱ローラに圧接する加圧ローラとを備え、加圧ローラと加熱ローラとの圧接によって形成されたニップ部により、未定着トナー像を担持した紙等のシート状の記録媒体(以下、シート、用紙、記録媒体、記録材ともいう)を挟持搬送しつつ加熱し、定着させるローラ定着方式が知られている。
また、加圧ローラに対向配置される定着ローラと、熱源を有しており定着ローラとともに定着ベルトを回転可能に支持する加熱ローラ(ベルト搬送ローラ)と、定着ローラと加熱ローラとの間に張架される無端状の定着ベルトとを備え、加圧ローラと定着ベルトとの圧接によって形成されたニップ部にて、定着ベルトを介して加熱ローラの熱をシートに与えることで、未定着トナー像をシートに加圧し、定着させるベルト定着方式が知られている。
ここで、ベルト定着方式の定着装置においては、同一サイズのシートは、定着ベルトの回転方向における幅方向の同一範囲上を移動するため、シートの幅方向の端部分(以下、シートエッジ)は、定着ベルトの同一ライン上に負荷を与え続け、摩耗が生じることとなる。以下、これをシートエッジ摩耗と呼ぶ。
したがって、頻繁に通紙されるシートサイズのシートエッジに相当する定着ベルトの部分は、例えば、図7に示すように、シートエッジ摩耗(図7中、Eで示す)が集中し、定着ベルトの他の部分に比べてダメージを受けることとなる。ここで、例えば、あるサイズ(例えば、A4サイズ)のシートによりシートエッジ摩耗が生じた定着ベルトを用いて、それよりも大きいサイズ(例えば、A3サイズ)のシートを通紙すると、シートエッジ摩耗に起因して画像に光沢スジが現れることが知られている。また、この光沢スジは、シートエッジ摩耗度合に応じて悪化する。
光沢スジの発生を抑える技術として、例えば、特許文献1には、表面全体が耐熱性離型層で被覆され、かつスパイラル状の突起が用紙サイズ幅を超える長さにわたり表面に設けられたクリーニングローラを、定着ベルトの表層に当接して回転可能に配設することにより、トナー付着によるベルト表面の傷つけ防止や用紙サイズ外に堆積する紙粉を除去して、光沢スジの発生を防止するベルト定着装置が開示されている。
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、定着ベルトのクリーニング手段として、クリーニングローラを特殊な表面形状(特許文献1の図2参照)に加工しなければならないという問題があった。
そこで本発明は、定着ベルトのスラスト方向を規制するベルト搬送ローラを、軸方向に移動可能とし、簡易な構成により、シートエッジ磨耗を分散させて画像への光沢スジの発生を低減させることができる定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
かかる目的を達成するため、請求項1に記載の定着装置は、定着ローラと、表面が耐熱性離型層で被覆されている無端状の定着ベルトと、定着ベルトを、定着ローラとともに張架するベルト搬送ローラと、定着ベルトの外周側に配設される加圧ローラと、定着ベルトを加熱するための熱源と、を有し、定着ローラと加圧ローラとの圧接によって形成される定着ベルトと加圧ローラとのニップ部に未定着トナー像を担持した用紙を通紙して加熱定着を行う定着装置において、定着ベルトの内周の軸方向両端に、ベルト寄止部材を有するとともに、ベルト搬送ローラを、該ベルト搬送ローラの軸方向に往復移動可能とするベルト搬送ローラ移動手段を備え、定着ベルトは、ベルト搬送ローラの往復移動に追従して、ベルト搬送ローラの軸方向に往復移動するとともに、ベルト寄止部材の各々はベルト搬送ローラの軸方向の各端部に当接し得るものである。
また、請求項2に記載の定着装置は、定着ローラと、表面が耐熱性離型層で被覆されている無端状の定着ベルトと、定着ベルトを、定着ローラとともに張架するベルト搬送ローラと、定着ベルトの外周側に配設される加圧ローラと、定着ベルトを加熱するための熱源と、を有し、定着ローラと加圧ローラとの圧接によって形成される定着ベルトと加圧ローラとのニップ部に未定着トナー像を担持した用紙を通紙して加熱定着を行う定着装置において、定着ベルトの内周の軸方向における一端側にベルト寄止部材を有するとともに、ベルト搬送ローラは、ベルト寄止部材を嵌合させる溝部を有し、かつ、ベルト搬送ローラを、該ベルト搬送ローラの軸方向に往復移動可能とするベルト搬送ローラ移動手段を備え、ベルト搬送ローラ移動手段は、ベルト寄止部材が溝部に嵌合した状態で、ベルト搬送ローラを往復移動させることで、定着ベルトは、ベルト搬送ローラの往復移動に追従して、ベルト搬送ローラの軸方向に往復移動するものである。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の定着装置において、ベルト搬送ローラの芯金部の端部に固設されたフランジを有し、ベルト搬送ローラ移動手段は、フランジを挟持して往復移動させることでベルト搬送ローラを往復移動させるものである。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1から3までのいずれかに記載の定着装置において、ベルト搬送ローラ移動手段によるベルト搬送ローラの移動を、該ベルト搬送ローラの回転中に行うものである。
また、請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の定着装置において、ベルト搬送ローラ移動手段によるベルト搬送ローラの移動を、非通紙時に行うものである。
また、請求項6に記載の画像形成装置は、請求項1から5までのいずれかに記載の定着装置を備えるものである。
本発明によれば、簡易な構成により、シートエッジ磨耗を分散させて画像への光沢スジの発生を低減させることができる。
本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。 本発明に係る定着装置の一実施形態を示す概略構成図である。 シートエッジ摩耗を2箇所に分散させる様子を説明する模式図である。 シートエッジ摩耗を広範囲に分散させる様子を説明する模式図である。 定着装置の要部構成図の一例である。 定着装置の要部構成図の他の例である。 シートエッジ摩耗が生じる様子を説明する模式図である。
以下、本発明に係る構成を図1から図6に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
(画像形成装置の構成)
本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるタンデム型のカラー複写機の構成を図1に示す。
カラー複写機200は、装置本体中央部に位置する画像形成部200Aと、画像形成部200Aの下方に位置する給紙部200Bと、画像形成部200Aの上方に位置する図示しない画像読取部を有する高速機であり、画像形成部200Aに本発明に係る定着装置100を組み込んでいる。
画像形成部200Aには、水平方向に延びる転写面を有する転写ベルト210が配置されており、該転写ベルト210の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)による像を担持可能な像担持体としての感光体205Y、205M、205C、205Kが転写ベルト210の転写面に沿って並置されている。
各感光体205Y、205M、205C、205Kはそれぞれ同じ方向(反時計回り方向)に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する光書き込み装置201、帯電装置202Y,202M,202C,202K、現像装置203Y,203M,203C,203K、1次転写装置204Y,204M,204C,204K及びクリーニング装置が配置されている。また、各現像装置203Y,203M,203C,203Kには、それぞれのカラートナーが収容されている。
転写ベルト210は、駆動ローラと従動ローラに掛け回されて感光体205Y、205M、205C、205Kとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を有している。また、従動ローラの1つである従動ローラ211に対向する位置に転写ローラ212が設けられている。また、転写ローラ212から定着装置100までのシートPの搬送経路は横パスとなっている。
給紙部200Bは、記録媒体としてのシートPを積載収容する給紙トレイ220と、該給紙トレイ220内のシートPを最上のものから順に1枚ずつ分離して、転写ローラ212の位置まで搬送する搬送機構を有している。
本発明の画像形成装置200における画像形成に当たっては、感光体205Yの表面が帯電装置202Yにより一様に帯電され、画像読取部からの画像情報に基づいて感光体205Y上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置203Yによりトナー像として可視像化され、該トナー像は所定のバイアスが印加される1次転写装置204Yにより転写ベルト210上に1次転写される。他の感光体205M、205C、205Kでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が転写ベルト210上に静電気力で順に転写されて重ね合わせられる。
次に、感光体205Y、205M、205C、205Kから転写ベルト210上に1次転写されたトナー像Tは、従動ローラ211、転写ローラ212により搬送されてきたシートPに転写される。
トナー像Tが転写されたシートPは、さらに定着装置100まで搬送され、定着ベルト12と加圧ローラ13との定着ニップ部Nにて定着が行なわれる(詳細は図2)。また、定着ニップ部Nの出側に配置された分離爪16a,16bが機能することから、シートPは定着ベルト12,加圧ローラ13に巻き付くことなく定着ニップ部Nの出側に排出される。次いで、定着ニップ部Nから排出されたシートPは排出経路に沿ってスタッカ215へ送り出される。
また、画像形成装置の制御部(図示せず)は、画像形成装置全体の制御を司るCPUと、CPUが実行するプログラム、その他の固定データを格納するROMと、各種データ等を一時格納するRAMと、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な不揮発性メモリ(NVRAM)等を備えている。また、定着装置100の定着ローラ11等の装置各部を駆動する駆動手段を備え、駆動手段は、制御部からの制御信号に応じて、定着ローラ11等を回転駆動させる。なお、以下の説明では、制御部のうち加熱ローラ移動手段30の駆動手段(例えば、駆動モータ)34を制御(例えば、駆動モータの駆動量の制御)して、加熱ローラ14のスラスト方向への往復移動量の制御を行う制御部を特に、加熱ローラ移動制御部35と呼ぶ(図5参照)。
(定着装置の構成)
次に、本発明に係る定着装置の一実施形態について説明する。図2は、本実施形態に係る定着装置100の構成を示す断面図である。
定着装置100は、定着カバー100cの内部に、定着部材である定着ローラ11と、定着ローラ11及び加熱ローラ14を含む複数のローラに一定のテンションで架け渡された定着ベルト12と、定着ローラ11に定着ベルト12を介して下側で回動可能に圧接し定着ニップ部(単にニップ部ともいう)Nを形成する加圧部材である加圧ローラ13と、定着ニップ部Nのシート排出側であって先端が定着ベルト12に近接して配置され定着ベルト12へのシートPの巻き付きを防止する分離爪16aと、定着ニップ部Nのシート排出側であって先端が加圧ローラ13に当接して配置され加圧ローラ13へのシートPの巻き付きを防止する分離爪16bと、クリーニングウェブを押し付けて定着ベルト12のクリーニングを行うクリーニング機構17と、を備えている。また、定着ベルト12表層にシートPの剥離性を向上させるためのオイルを塗布するオイル塗布装置21と、加圧ローラ13表層にシートPの剥離性を向上させるためのオイルを塗布するオイル塗布装置22を備えている。
ここで、定着ローラ11は、金属の芯金ローラ表層にシリコンゴム層を有したものである。該シリコンゴム層は、ソリッドゴムからなるものとしてもよいが、ウォームアップ時間短縮のため、定着ベルト12の熱を吸収しにくいように、発泡(スポンジ状)のシリコンゴムを用いることが好ましい。また、定着ベルト12は、無端ベルトであり、表面が耐熱性離型層で被覆されている。
また、加熱ローラ14は、アルミ又は鉄の中空ローラで内部にハロゲンヒータなどのヒータ14hからなる熱源を有している。なお、熱源は誘導加熱機構(IH)でもよい。また、加熱ローラ14の中空ローラの肉厚部分には複数の中空のパイプがその長手方向が加熱ローラ14の幅方向とされ、加熱ローラ14の円周方向に均等に埋め込まれたヒートパイプを有している。ヒートパイプにより、ヒータ14hからローラ表面への熱伝達が改善され、定着ベルト12が速く均一に加熱されるようになる。
加圧ローラ13は、通常はアルミ又は鉄等の芯金の上にシリコンゴム等の弾性体層が設けられた円筒形状のローラである。定着の際など必要なときに、加圧ローラ13は、内部に配置されたヒータ13hの発熱により所定の温度まで加熱される。
定着装置100の駆動の際には、例えば定着ローラ11が外部から入力される駆動力によって駆動されて図中時計回り方向に回転する。これに伴って、定着ベルト12がテンションローラ15の押圧により適切なテンションが付与された状態でシートPを排出する方向(図2では時計回り方向)に回転する。あるいは、加圧ローラ13を図中反時計回り方向に回転するように駆動させ、定着ローラ11が図中時計回り方向につれ回りされる結果、定着ベルト12が回転するようにしてもよい。
また、定着の際には、定着ベルト12は、加熱ローラ14内部に配置されたヒータ14hの発熱によりサーミスタ(不図示)で検出される温度が所定の温度(例えばトナー定着に適する温度)まで加熱される。
(ベルト搬送ローラ移動手段)
ところで、定着ベルト12へのシートエッジ摩耗の対応手段として、シートを進行方向に対し垂直方向にずらし、シートエッジが当接する部分を分散させて、シートエッジ摩耗の発生を小さくすることも考えられる。しかしながら、この場合、その後のシートの搬送性、スタック性などが問題となり、また、各シートサイズについて、図3に示すように、シートエッジ摩耗(図3中、E2a,E2bで示す)は、2箇所に分散させることしかできなかった。
また、定着ベルト12側を移動させることで、同じようにシートエッジ摩耗を分散させること、例えば、定着ベルト12を巻きかけているローラのアライメントを可動式にして定着ベルト12の寄り方向を制御し、定着ベルト12とローラのスラストガタ分を移動させることも考えられる。しかしながら、この場合も、定着ベルト12はいずれか一方に片寄せされ、移動量を制御することはできないために、シートエッジ摩耗は、図3に示したように、2箇所に分散させることしかできなかった。
そこで、本実施形態に係る定着装置は、定着ローラ11と、表面が耐熱性離型層で被覆されている無端状の定着ベルト12と、定着ベルト12を、定着ローラ11とともに張架する加熱ローラ14(ベルト搬送ローラ)と、定着ベルト12の外周側に配設される加圧ローラ13と、定着ベルト12を加熱するための熱源13h,14hと、を有し、定着ローラ11と加圧ローラ13との圧接によって形成される定着ベルト12と加圧ローラ13とのニップ部Nに未定着トナー像Tを担持した用紙Pを通紙して加熱定着を行う定着装置100において、加熱ローラ14を、軸方向に往復移動可能とする加熱ローラ移動手段30を備え、定着ベルト12は、加熱ローラ14の移動に追従して、軸方向に往復移動するものである。なお、本実施形態において、「周方向」とは、加熱ローラ14(定着ローラ11,定着ベルト12も同様)の回転方向をいい、「軸方向(スラスト方向、幅方向)」とは、加熱ローラ14の回転軸方向をいう。
すなわち、加熱ローラ14を軸方向に往復移動させることにより、当該加熱ローラ14に張架された定着ベルト12を同一方向に追従させて往復移動させることができ、図4に示すように、シートエッジ摩耗(図4中、Eで示す)を広範囲に分散させることができるものである。
以下、図5に示す定着装置100の要部構成図を用いて、加熱ローラ移動手段(ベルト搬送ローラ移動手段)30について説明する。なお、定着ベルト12表面における点線部分は、図示されるサイズの用紙Pにより生じ得るシートエッジ摩耗を示している。
加熱ローラ移動手段30は、加熱ローラ14の軸部(芯金部)14aの端部に固設されたフランジ14bを挟持する挟持部31a,31bと、この挟持部31をそれぞれ支持する支持軸32a,32bと、駆動モータ等の駆動手段34に接続されて図中の矢印方向(軸方向、スラスト方向)に往復移動する駆動軸33と、からなり、加熱ローラ移動制御部35からの制御により、駆動手段34が駆動することで、駆動軸33が矢印方向に往復移動し、加熱ローラ14のフランジ14bを図中の矢印方向に往復移動させることで、加熱ローラ14の軸方向への移動および位置決めがなされるものである。なお、挟持部31は、例えば、摺動性の良いコロ、好ましくはボールベアリング等で構成される。
図5に示す例では、加熱ローラ14に、定着ベルト12を追従させるための位置規制部材等は使用せず、定着ベルト12がローラに対し自然に寄っている状態となっている。この場合、定着ベルト12の回転方向の内側の両端側には、ベルト寄止部材12aを貼付することが好ましい。定着ベルト12は、回転によりスラスト方向の一方向にずれて片寄ることがあるが、このベルト寄止部材12aが加熱ローラ14、定着ローラ11の端部に当接することで、定着ベルト12のスラスト方向への移動の最大量を制限することができるからである。なお、ベルト寄止部材12aは、例えば、ゴムからなるものであればよい。
このように、加熱ローラ移動手段30により、加熱ローラ14をスラスト方向へ移動させることにより、加熱ローラ14に張架された定着ベルト12を、加熱ローラ14のスラスト方向への移動に追従させて移動させることができる。また、加熱ローラ14の移動量を無段階に制御することができるので、シートエッジによるシートエッジ磨耗を分散させて(図4参照)、画像への光沢スジの発生を遅らせることができ、定着ベルト12の長期使用を可能とすることができる。また、定着装置100を構成する定着ベルト12やクリーニングローラ等に偏差をつける等の加工することがなく、簡易な構成により上記効果を実現することができる。
また、図6に定着装置100の他の構成例を示す。図6に示す例では、加熱ローラ14の一端側(加熱ローラ移動手段側)に、溝部14cが設けられ、この溝部14cに定着ベルト12の内側の一端側に貼付されたベルト寄止部材12aが嵌合されている。加熱ローラ移動手段30は、ベルト寄止部材12aが溝部14cに嵌合した状態で、加熱ローラ14を移動させるものである。したがって、ベルト寄止部材12aは定着ベルト12の片側に設けるだけで良いこととなり、片側のベルト寄止部材12aにより定着ベルト12のスラスト方向の双方向への寄りを抑えることができる。
以上説明した加熱ローラ移動手段30による加熱ローラ14の移動制御は、定着ベルト12の回転中(加熱ローラ14の回転中)に行うことが好ましい。これにより、定着ベルト12のスラスト方向への移動をよりスムーズに行うことができる。また、加熱ローラ14の移動制御は、非通紙持に行うことが好ましい。これにより、通紙中に定着ベルト12がスラスト方向には動かないため、シートに与える負荷を定着ベルト12が移動しない通常の構成と同様のものとすることができ、印刷品質を維持することができる。
また、以上説明した、定着装置100を備える画像形成装置とすることにより、上述のように、シートエッジ磨耗を分散させて画像への光沢スジの発生を遅らせることができる画像形成装置を提供することができる。
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
11 定着ローラ
12 定着ベルト
12a ベルト寄止部材
13 加圧ローラ
14 加熱ローラ
14a 軸部
14b フランジ
14c 溝部
13h,14h ヒータ
15 テンションローラ
16a,16b 分離爪
17 クリーニング機構
21,22 オイル塗布装置
30 加熱ローラ移動手段(ベルト搬送ローラ移動手段)
31a,31b 挟持部
32a,32b 支持軸
33 駆動軸
34 駆動手段
35 加熱ローラ移動制御部
100 定着装置
100C 定着カバー
200 画像形成装置
200A 画像形成部
200B 給紙部
201 書き込み装置
202Y,202C,202M,202K 帯電装置
203Y,202C,202M,202K 現像装置
204Y,204M,204C,204K 1次転写装置
205Y,205C,205M,205K 感光体
210 転写ベルト
211 従動ローラ
212 転写ローラ
215 スタッカ
220 給紙トレイ
E シートエッジ摩耗
N 定着ニップ部
P シート(用紙)
T トナー
特開2007‐ 3985号公報

Claims (6)

  1. 定着ローラと、
    表面が耐熱性離型層で被覆されている無端状の定着ベルトと、
    前記定着ベルトを、前記定着ローラとともに張架するベルト搬送ローラと、
    前記定着ベルトの外周側に配設される加圧ローラと、
    前記定着ベルトを加熱するための熱源と、を有し、
    前記定着ローラと前記加圧ローラとの圧接によって形成される前記定着ベルトと前記加圧ローラとのニップ部に未定着トナー像を担持した用紙を通紙して加熱定着を行う定着装置において、
    前記定着ベルトの内周の軸方向両端に、ベルト寄止部材を有するとともに、
    前記ベルト搬送ローラを、該ベルト搬送ローラの軸方向に往復移動可能とするベルト搬送ローラ移動手段を備え、
    前記定着ベルトは、前記ベルト搬送ローラの往復移動に追従して、前記ベルト搬送ローラの軸方向に往復移動するとともに、前記ベルト寄止部材の各々は前記ベルト搬送ローラの軸方向の各端部に当接し得ることを特徴とする定着装置。
  2. 定着ローラと、
    表面が耐熱性離型層で被覆されている無端状の定着ベルトと、
    前記定着ベルトを、前記定着ローラとともに張架するベルト搬送ローラと、
    前記定着ベルトの外周側に配設される加圧ローラと、
    前記定着ベルトを加熱するための熱源と、を有し、
    前記定着ローラと前記加圧ローラとの圧接によって形成される前記定着ベルトと前記加圧ローラとのニップ部に未定着トナー像を担持した用紙を通紙して加熱定着を行う定着装置において、
    前記定着ベルトの内周の軸方向における一端側にベルト寄止部材を有するとともに、前記ベルト搬送ローラは、前記ベルト寄止部材を嵌合させる溝部を有し、
    かつ、前記ベルト搬送ローラを、該ベルト搬送ローラの軸方向に往復移動可能とするベルト搬送ローラ移動手段を備え、
    前記ベルト搬送ローラ移動手段は、前記ベルト寄止部材が前記溝部に嵌合した状態で、前記ベルト搬送ローラを往復移動させることで、前記定着ベルトは、前記ベルト搬送ローラの往復移動に追従して、前記ベルト搬送ローラの軸方向に往復移動することを特徴とする定着装置。
  3. 前記ベルト搬送ローラの芯金部の端部に固設されたフランジを有し、
    前記ベルト搬送ローラ移動手段は、前記フランジを挟持して往復移動させることで前記ベルト搬送ローラを往復移動させることを特徴とする請求項1または2記載の定着装置。
  4. 前記ベルト搬送ローラ移動手段による前記ベルト搬送ローラの移動を、該ベルト搬送ローラの回転中に行うことを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載の定着装置。
  5. 前記ベルト搬送ローラ移動手段による前記ベルト搬送ローラの移動を、非通紙時に行うことを特徴とする請求項4に記載の定着装置。
  6. 請求項1から5までのいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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