JP6051712B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
パイプ状の金属熱伝導体2を、無端ベルト1の移動をガイドすることができるように無端ベルト1内部に固定し、金属熱伝導体2内の熱源3により金属熱伝導体2を介して無端ベルト1を加熱する。さらに無端ベルト1を介して金属熱伝導体2に接してニップ部Nを形成する加圧ローラ4を備え、該加圧ローラ4の回転に連れ回りするようにして無端ベルト1を周方向に移動させる。この構成により、定着装置を構成する無端ベルト全体を温めることを可能にし、加熱待機時からのファーストプリント時間を短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消することが可能となっている。
図1は、本発明の定着装置が設けられるカラープリンタなどの画像形成装置100の一例を示す概略断面図である。画像形成部には、複数の(図示した例では4つの)画像形成手段1Y,1C,1M及び1Kが設けられている。この第1乃至第4の画像形成手段1Y,1C,1M及び1Kはそれぞれ同一の構成を有するが、対応するトナー色だけが異なっており、これら画像形成手段において、例えばイエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成される。なお、これら画像形成手段は現像剤(トナー)色の違い以外はそれぞれ同一の構成であるため、以下の説明では参照符号におけるY、C、M及びKの添え字を適宜省略して説明する。
先ず、感光体2が図示しない駆動源により時計回りに回転駆動され、このとき感光体2表面に図示しない除電装置からの光が照射されて表面電位が初期化される。次いで、感光体2の表面は、帯電部材3によって所定の極性に一様に帯電される。次いで、感光体2表面には露光装置6からのレーザ光が照射され、これによって感光体2表面に静電潜像が形成される。このとき各感光体2に露光される画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各トナー色情報に分解した単色の画像情報である。そして、感光体2上に形成された静電潜像は、現像装置4を通る際に現像装置4からの各色トナー(現像剤)が付与され、顕像化されたトナー像として可視化される。
定着装置内に、加圧部材としての加圧ローラ31と定着部材としての定着ベルト33を有し、加熱源としてのハロゲンヒータ35により定着ベルトが内周側から輻射熱で直接加熱される。また、定着ベルト33内には、定着ベルトを介して対向する加圧ローラ31とニップを形成するニップ形成部材37があり、定着ベルト内面と直接又は図示しない摺動シートを介して間接的に摺動するようになっている。
加圧ローラ31は、芯金のまわりに弾性ゴム層を備え、離型性を得るために表面に離型層(PFA又はPTFE層)が設けてある。加圧ローラ31は、画像形成装置に設けられたモータ等の駆動源からギヤを介して駆動力が伝達され回転する。また、加圧ローラ31はスプリングなどにより定着ベルト33側に押し付けられており、弾性ゴム層が押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅を有している。加圧ローラ31は中空のローラであってもよく、加圧ローラにハロゲンヒータなどの加熱源を有していてもよい。弾性ゴム層はソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルトの熱が奪われにくくなるので、より望ましい。
以上のような構成により、安価でウォームアップが早い定着装置を実現することが可能となる。
ヒータ35から放射された熱には、定着ベルト33に直接向かう直接部分(実線の矢印)と反射板で反射されて定着ベルト33に向かう間接部分(破線の矢印)がある。この直接部分と間接部分の両方を用いることで、定着ベルトを効率的に加熱している。このとき、ヒータ35が延在している範囲において定着ベルト温度は上昇する。
・用紙サイズA:本実施形態の画像形成装置で使用される最大サイズ(A3ノビなど)
・用紙サイズB:頻繁に使用されるサイズ(A3縦、A4横など)
・用紙サイズC:頻繁に使用されるサイズ(A4縦など)
・用紙サイズD:小サイズ(ハガキなど)
ヒータは最大通紙サイズを定着することができる長さを有することが望ましいが、最大通紙幅よりも小さいサイズの用紙を通紙する場合、用紙幅より外側の定着ベルトは、用紙が熱を吸熱しないため過剰に加熱されてしまい、端部温度上昇が生じる。図5は端部温度上昇の様子を示しており、図5(a)では通常サイズの用紙幅とヒータ長さが略合っているため、定着ベルトの端部温度上昇は生じていなが、図5(b)では小サイズの用紙幅はヒータ長さの中央部分にしか対応せず、従って定着ベルトの端部温度上昇が生じてしまう。このように端部温度上昇の状態が長時間続くと、定着ベルトが破損する恐れもある。
1本のヒータで全ての用紙サイズに対応させれば、定着装置の構成は簡素化されるが、全ての用紙サイズでヒータ全長を点灯する必要があるため、不要な電力を消費することにもなる。そのため、中央ヒータと端部ヒータの2本以上のヒータを有する定着装置もある。この定着装置では、図6(a)に示すようにA3縦など幅の広い用紙B(用紙サイズBの用紙)を通紙する時は中央ヒータ35aと端部ヒータ35bの両方を点灯するが、図6(b)に示すようにA4縦などの幅の狭い用紙C(用紙サイズCの用紙)を通紙する時は中央ヒータ35aのみ点灯する。この例では、中央ヒータ35aの長さはA4縦の幅と略等しく、中央ヒータ35aと端部ヒータ35bの全体の長さはA3縦の幅と略等しい。従って、これらの幅の用紙を定着させる際、定着ベルト33の端部温度上昇は生じない。このようにして、用紙サイズに応じて使用するヒータの数を変更して、消費電力を抑えることができる。
図7は定着装置内部の斜視図であって、ここでは定着ベルトは省略されており、ヒータ35とその周りの基準位置(後述する)にある遮蔽板43が示されている。図7,9から分かるように、遮蔽板43は階段状の切欠部45a,bと矩形状の外面を有する。遮蔽板43は、2段目の切欠部45aにより形成される遮蔽部であって、より上側に配置された第1加熱源としての中央ヒータ35aの一部を覆って中央ヒータから定着ベルトへ放射される輻射熱を遮蔽する中央遮蔽部43aと、1段目の切欠部45bにより形成される遮蔽部であって、より下側に配置された第2加熱源としての端部ヒータ35bの一部を覆って端部ヒータから定着ベルトへ放射される輻射熱を遮蔽する端部遮蔽部43bとを備えている。
遮蔽板43の端部は、図示しない駆動方法により正逆両方向に回転可能に構成された遮蔽板保持部材47に保持されている。遮蔽板保持部材47は円弧状に構成され、遮蔽板保持部材47の溝部に遮蔽板43の端部が固定されている。遮蔽板保持部材47の裏面にはリンク部材53の一端が連結され、その他端には遮蔽部材検出手段としての遮蔽板検出手段49が連結している。遮蔽板検出手段49は凡そ扇形状を有する平板からなる。また、遮蔽板検出センサ51a,bが、遮蔽板検出手段49の回転方向の他方の側及び一方の側において定着装置又は画像形成装置内に設けられている。遮蔽板保持部材47及び遮蔽板43が回転すると、リンク部材53及び遮蔽板検出手段49も同量だけ回転するため、センサ51a,bが遮蔽板検出手段49を検出する。これにより、定着ベルト33内にある遮蔽板43の位置が定着ベルト外部からも分かる。センサを定着装置に備えることで、定着装置単独で遮蔽板の位置制御を行うことができる。一方、センサを画像形成装置本体に備えることで、定着装置の構成を簡素にすることができ、定着装置のコストダウンが図られる。
31 加圧ローラ(加圧部材)
33 定着ベルト(定着部材)
35 ハロゲンヒータ(加熱源)
35a 中央ヒータ(第1加熱源)
35b 端部ヒータ(第2加熱源)
43 遮蔽板(遮蔽部材)
49 遮蔽板検出手段(遮蔽部材検出手段)
100 画像形成装置
S 用紙(記録媒体)
Claims (9)
- 可撓性を有する無端状の回転可能な定着部材と、該定着部材を加熱する加熱源と、該定着部材に圧接する加圧部材とを備え、該定着部材と該加圧部材の間のニップ部に未定着画像を担持した記録媒体を通過させて画像の定着を行なう定着装置において、
該定着部材の内面と該加熱源の間に配置され、該定着部材の周方向に回転可能であり、該加熱源から該定着部材へ放射される輻射熱を遮蔽する遮蔽部材を備え、
該遮蔽部材は、該遮蔽部材により覆われていない部分の該加熱源の長さが使用頻度の高い記録媒体幅に略対応する基準位置から、一方向及び他方向に回転し、
前記加熱源は少なくとも、前記定着部材の中央部を加熱する第1加熱源と前記定着部材の端部を加熱する第2加熱源を有し、前記遮蔽部材は少なくとも、該第1加熱源の一部を覆う中央遮蔽部と該第2加熱源の少なくとも一部を覆う端部遮蔽部を有することを特徴とする定着装置。 - 前記遮蔽部材は、前記定着部材の軸方向中央部から端部に向かって階段状に斜めに広がる形状を有することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 前記使用頻度の高い記録媒体幅はA3縦若しくはA4横、又は、A4縦に対応することを特徴とする請求項1又は2に記載の定着装置。
- 前記基準位置がA4縦の記録媒体幅に対応するとき、前記第1加熱源のみ点灯させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の定着装置。
- 前記遮蔽部材は無段階に回転することができることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の定着装置。
- 前記遮蔽部材の動きに連動する、前記遮蔽部材の位置を示す遮蔽部材検出手段を設けたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の定着装置。
- 前記遮蔽部材検出手段の位置を検出するセンサを少なくとも1つ備えたことを特徴とする請求項6に記載の定着装置。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
- 請求項6に記載の定着装置を備えた画像形成装置において、前記遮蔽部材検出手段の位置を検出するセンサを画像形成装置本体に少なくとも1つ備えたことを特徴とする画像形成装置。
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