JP7119903B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
このような定着装置の一例として、ベルト方式の定着装置(例えば、特許文献1参照)やセラミックヒータを用いたサーフ定着(フィルム定着)の定着装置(例えば、特許文献2参照)が知られている。
また、画像形成装置の高速化に伴い、単位時間あたりの通紙枚数が増え、必要熱量が増大しているため、特に連続印刷のはじめに熱量が不足する(所謂、温度落ち込み)が問題となっている。
図1は特許文献3の定着装置の概略図である。
無端ベルト1の内部に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可能に固定し、金属熱伝導体2内の熱源3により金属熱伝導体25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タイム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。
一般的に摺動部材としては、無端ベルトの耐久性を向上させるため、低摩擦特性の材料で構成される。また潤滑剤としては、摺動抵抗を低減させるため、低粘度の材料が使用される。
本発明を適用可能な定着装置の例を図2、図3及び図4に示す。
図2に示す定着装置は、無端ベルト状に形成された回転可能な定着ベルト1と、定着ベルト1の外周面に当接し、未定着トナー像が転写された記録媒体が挟持搬送されるニップ部Nを形成する加圧部材(以下、「加圧ローラ」ともいう)3と、定着ベルト1の内側に配置され、該定着ベルト1を加熱する熱源2とを備え、定着ベルト1が内周側から輻射熱で直接加熱される構成である。
さらに、ニップ形成部材6を支持する支持部材7と、熱源2の輻射熱を反射する反射部材9と、定着ベルト1を保持するベルト保持部材8と、図示しない遮光部材11とを備える。
加圧ローラ3は例えば、長手方向一方端部に駆動ギヤを備え、画像形成装置に設けられたモータなどの駆動源からギヤを介して駆動力が伝達され回転する。
加圧ローラ3は中空のローラであっても良く、加圧ローラ3にハロゲンヒータなどの加熱源を有していても良い。弾性層4の材料としてはソリッドゴムでも良いが、加圧ローラ3内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いても良い。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルト1の熱が奪われにくくなるので、より望ましい。
図2に示す例では、加圧ローラ3が図示しない駆動源により回転し、ニップ部Nでベルトに駆動力が伝達されることにより定着ベルト1が回転する。定着ベルト1はニップ部Nで挟み込まれて回転し、ニップ部N以外では両端部でベルト保持部材8(フランジ)にガイドされ、走行する。
未定着のトナー画像Tが担持された用紙Pが、不図示のガイド板に案内されながら図2の矢印D方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト1及び加圧ローラ3のニップ部Nに送入される。そして、熱源2によって加熱された定着ベルト1による熱と、定着ベルト1と加圧ローラ3との間の加圧力とによって、用紙Pの表面にトナー画像Tが定着される。
このような構成により安価で、ウォームアップが速い定着装置を実現することが可能となる。
図2に示した例では、熱源2がハロゲンヒータ1本で構成されているのに対し、図3に示す例では熱源2が記録媒体(用紙)幅対応のため、ハロゲンヒータ3本で構成されている点が異なる。用紙幅に対応したヒータを設けることで過度の熱量供給を抑制でき、省エネ性の向上に繋がる。
図4に示す例では、熱源2がハロゲンヒータ2本で構成されている。また、図4には遮光部材11が図示されている。
遮光部材11は、図6に示すように、記録媒体の幅(紙幅)に合わせた遮光面積が設けられた段付き形状となっている。また図5に示すように、定着ベルト1の内側に沿って非接触で回動するように配置され、各紙幅に対応した位置に回動して加熱に不必要な領域を遮光する。これにより紙幅の狭い転写紙を連続通紙した場合でも、非通紙領域が過昇温状態になることがなく、過昇温領域をキャンセルするために生産性を落とす等の制御を行う必要がない。
図7に示す構成は、非通紙領域の過昇温低減を目的としたものであり、熱源2としてのハロゲンヒータの本数を低減しつつ、遮光部材11の代用機能をも有している。これにより、遮光部材11およびそれを駆動させる駆動部材一式を削除でき、大幅なコスト低減が可能となる。
なお、図中Lはヒータの発光長を示し、矢印Dは通紙方向(用紙搬送方向)を示している。
均熱部材66は熱伝導率の高い材料、例えば銅から成り、定着ベルト1の長手方向に亘って形成され、定着ベルト1の非通紙部に過剰に蓄積する熱を吸熱し、長手方向へ移動させる。
第2の断熱部材83cも同様、例えば樹脂からなり、均熱部材66から第2の吸熱部材82を介して第1の吸熱部材81に移動する熱量を調整する役割を担う。第2の断熱部材83cの厚みや長さは発生する非通紙部温度上昇の大きさに応じて最適化される。
第1の吸熱部材81および第2の吸熱部材82は熱伝導率の高い材料からなり、第2の吸熱部材82は非通紙温度上昇の発生位置に配置され、第2の断熱部材83c同様、その大きさに応じて厚みや長さが最適化される。
図9及び図10は定着ベルト1の回転軸と平行な断面を示す図であり、図9は従来の定着装置、図10は本発明に係る定着装置の構成の一例をそれぞれ示す。
これにより、摺動シート13が含有する潤滑剤が矢印13aで示す方向に移動し、定着ベルト1に転移する。定着ベルト1が図中8aで示す方向に回転したとき、潤滑剤はベルト保持部材8に転移して潤滑剤の流路が形成されてしまう。一旦潤滑剤の流路が形成されると、潤滑剤は摺動シート13から漏れ続けることとなる。
これにより、摺動シート13から定着ベルト1に転移した潤滑剤は定着ベルト1が回転すると再度摺動シート13に戻るため、潤滑剤が端部から漏れる流路の形成を防止できる。
摺動シート13の端部をベルト保持部材8より内側に、かつ遮光部材11とオーバーラップさせるよう配置することで、定着ベルト1端部からの潤滑剤の漏れを防止して摺動負荷(トルク)の低減と線速変動(定着スリーブスリップ)による搬送不良を防止しつつ、摺動シート13の熱収縮を抑制してニップ形成部材6のエッジ露出による定着ベルト1の破損を防止することができる。
これを防止するために、本実施形態の定着装置は、定着ベルト1の回転軸と平行な断面において、摺動部材(摺動シート)13の長さは反射部材9よりも短く、摺動部材(摺動シート)13の長手方向の端部は、反射部材9の長手方向の端部よりも内側に位置することが好ましい。
これを防止するため、本実施形態の定着装置は、定着ベルト1の回転軸と平行な断面において、摺動部材(摺動シート)13の長手方向の中央から端部までの長さが駆動ギヤ12を有する側と有しない側とで異なり、駆動ギヤ12を有する側の摺動部材(摺動シート)13の長手方向の端部は、駆動ギヤ12を有しない側の摺動部材(摺動シート)の長手方向の端部よりも中央からの距離が長いことが好ましい。
本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置としての電子写真方式のプリンタの概略構成図を図8に示す。
図8に示した画像形成装置は、複数の色画像を形成する作像部がベルトの展張方向に沿って並置されたタンデム方式を用いるカラープリンタあるが、本発明はこの方式に限ることはなく、またプリンタだけではなく複写機やファクシミリ装置などを対象とすることも可能である。
図8に示す構成の画像形成装置100は、各感光体ドラム41Y、41C、41M、41Bkに形成された可視像が、各感光体ドラム41Y、41C、41M、41Bkに対峙しながら矢印A1方向に移動可能な無端ベルトが用いられる中間転写体(以下、転写ベルトという)21に対して1次転写行程を実行してそれぞれの画像が重畳転写され、その後、記録シートなどが用いられる記録紙Sに対して2次転写行程を実行することで一括転写されるようになっている。
従動ローラ73は、転写ベルト21に対する張力付勢手段としての機能も備えており、このため、従動ローラ73には、バネなどを用いた付勢手段が設けられている。このような転写ベルトユニット20と、1次転写ローラ32Y、32C、32M、32Bkと、2次転写ローラ65と、クリーニング装置23とで転写装置71が構成されている。
2 熱源
3 加圧部材(加圧ローラ)
4 弾性体
5 芯金
6 ニップ形成部材
7 支持部材
8 ベルト保持部材
9 反射部材
10 定着装置
11 遮光部材
12 駆動ギヤ
13 摺動部材(摺動シート)
66 均熱部材
81 第1の吸熱部材
82 第2の吸熱部材
83 断熱部材
100 画像形成装置
D 通紙方向(用紙搬送方向)
L ヒータ発光長
N ニップ部
P 記録媒体(用紙)
T トナー画像
Claims (4)
- 無端ベルト状に形成された回転可能な定着ベルトと、
前記定着ベルトの外周面に当接し、未定着トナー像が転写された記録媒体が挟持搬送されるニップ部を形成する加圧部材と、
前記定着ベルトの内側に配置され、該定着ベルトを加熱する熱源と、
前記加圧部材の長手方向に沿って前記定着ベルトの内側に配置され、該定着ベルトを介して前記加圧部材と当接して前記ニップ部を形成するニップ形成部材と、
潤滑剤を含有し、前記ニップ形成部材と前記定着ベルトとの間に配設される摺動部材と、
前記ニップ形成部材を支持する支持部材と、
前記熱源の輻射熱を反射する反射部材と、
前記熱源の輻射熱を少なくとも長手方向の両端部において遮光する遮光部材と、
前記定着ベルトを保持するベルト保持部材と、を備え、
前記定着ベルトの回転軸と平行な断面において、前記摺動部材の長手方向端部が、前記ベルト保持部材との間に所定の間隙を有するとともに、該端部の位置が前記遮光部材により遮光される位置に配置され、
前記加圧部材の長手方向一方端部に駆動ギヤを備え、
前記定着ベルトの回転軸と平行な断面において、
前記摺動部材の長手方向の中央から端部までの長さが前記駆動ギヤを有する側と有しない側とで異なり、
前記駆動ギヤを有する側の前記摺動部材の長手方向の端部は、前記駆動ギヤを有しない側の前記摺動部材の長手方向の端部よりも中央からの距離が長いことを特徴とする定着装置。 - 前記定着ベルトの回転軸と平行な断面において、
前記摺動部材の長さは前記ニップ形成部材よりも長く、
前記摺動部材の長手方向の端部は、前記ニップ形成部材の長手方向の端部よりも外側に位置することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 - 前記定着ベルトの回転軸と平行な断面において、
前記摺動部材の長さは前記反射部材よりも短く、
前記摺動部材の長手方向の端部は、前記反射部材の長手方向の端部よりも内側に位置することを特徴とする請求項1または2に記載の定着装置。 - 請求項1から3のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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