JPH02259788A - 加熱定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、加熱定着装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、複写機などの画像形成装置では、ヒータを内蔵し
た熱ローラに加圧ローラを圧接させ、これらのローラの
間のニップ部に未定着画像を担持した転写紙を通ｊ＾さ
せることにより、定着を行なう熱ロール方式が知られて
いる。この熱ロール方式の定着装置は、常に、熱ロール
が一定温度以上に昇温されていなければならないので、
コピーをしない時は、電力の無駄使いであり、また複写
機のメインスイッチを入れた後、ファーストコピーが行
なえるまでのつオームアップ時間も１分近くかかり、使
用者にロスタイムを与えるのみならず、いらいらさせる
ものであった。

そこで、熱ロール方式に代わる手段として、圧力定着や
フラッシュ定着方式があるが、コスト高になることがら
して、あまり利用されていなかった。

これらの点に鑑みて、本出願人は、つオームアップ時間
がきわめて短く、かつ、熱損失の少ない定着方式を提案
している。この定着方式は、転写材に担持される未定着
トナー像と接しながら転写材の搬送速度で移動する耐熱
ベルトと、パルス状に通電発熱してトナー画像を加熱溶
融させる発熱体と、前記耐熱ベルトを間に挟んで該発熱
体と加圧ローラまたは加圧ベルトとを圧接させる加圧機
構と５加熱溶融したトナー画像が冷却固化した後に該耐
熱ベルトを該転写材から離間させるベルト送り装置とか
ら構成されるものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前述のパルス状に通電発熱させる定着方
式においても、次に述べる問題点がある。

すなわち、上記定着方式は、未定着トナーを担持した転
写紙と耐熱ベルトとを中間に挟んで、パルス状に通電発
熱する発熱体に加圧ローラを発熱体の発熱部に押し当て
る機構をとっていたので、通常、耐熱ベルトの横幅は転
写紙の横幅よりも幾らか広く設定しておく必要があり、
転写紙が定着されている時は、通紙部と非通紙部と境界
部（通紙部と非通紙部の境界で、微視的にみると、隙間
ができている。）が存在し、発熱体が通電された時、こ
の境界部の温度上昇が、通紙部、非通紙部から比較して
高く、この境界部は耐波力が劣る。また、はがきのよう
な厚紙が通紙された場合は、境界部の段差が著しくなる
ため、剪断力が働き、耐熱ベルトに傷が発生しやすくな
る。しかも、連続して１００枚、２００枚と通紙された
場合は、いつも、同一個所で境界が発生するため、定着
装置本体の寿命、例えば、５０００（１枚通紙後は、傷
が著しいものであった。また連続コピー中に給紙不良等
が生じ、先に転写された紙が定着中であった場合、紙端
部付近のベルト面は傷を発生しやすかった。

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするもの
である。すなわち、本発明は、耐熱ベルトに僅かな寄り
を発生させ、転写材の通る部分と通らない部分が、いつ
も同じ位置にならないようにして、該耐熱ベルトの耐久
性を向上させることができる加熱定着装置を提供するこ
とを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、転写材に担持さ
れる未定着トナー像と接しながら前記転写材の搬送速度
で移動する耐熱ベルトと、前記トナー像を加熱溶融させ
る発熱体と、前記耐熱ベルトを間に挟んで該発熱体を圧
接させる加圧機構と、加熱溶融したトナー画像が冷却固
化した後に前記耐熱ベルトを該転写材から離間させるベ
ルト送り装置とからなる加熱定着装置において、前記耐
熱ベルトを該ベルトの搬送方向と交差する方向に積極的
に移動させて該転写材の端部と前記耐熱ベルトが接する
個所を一定にさせないようにするベルト寄り機構を有す
るものとした。

［作　　　用］ 本発明によれば、耐熱ベルトの搬送方向と交差する方向
に該ベルトを積極的に移動させるベルト寄り機構が設け
られているので、所定のタイミングに該耐熱ベルトに僅
かな寄りを発生させ、転写材の通る部分と通らない部分
が、いつも同じ位置にさせ％いようにすることができる
。したがって該耐熱ベルトの耐久性を向上させることが
可能となる。

［実　施　例］ 第１図は本発明の第１実施例を示している。

すなわち、画像形成装置の概略構造を示している。

第１図において、１はガラス等の透明部材からなる原稿
載置台で、矢印ａの方向に往復動をして原稿を走査する
。この原稿載置台１の直下には短焦点小径結像素子アレ
イ２が配置されていて、原稿載置台１上に置かれた原稿
は照明ランプ７によって照射され、その反射光像は前記
アレイ２によって感光ドラム３上にスリット露光される
。なおこの感光ドラム３は矢印すの方向に回転する。ま
た４は帯電器であり、たとえば、酸化亜鉛感光層あるい
は有機半導体感光層等を被覆した感光ドラム３上に一様
に帯電を行なう、この帯電器４により一様に帯電された
感光ドラム３は、前記アレイ２によって画像露光が行な
われた静電画像が形成される。この静電画像、つまり、
静電潜像は、現像器５により加熱で軟化溶融する樹脂等
からなるトナーを用いて顕像化される。一方、カセット
Ｓ内に収納されているシート状の転写材である転写紙Ｐ
は、給送ローラ６と感光ドラム３上の画像と同期するタ
イミングをとって上下方向で圧接して回転される対の搬
送ローラ９によって、感光ドラム３上に送り込まれる。

そして、転写放電器８◆によって、感光ドラム３上に形
成されているトナー像は、転写紙Ｐ上に転写される。そ
の後、公知の分離手段によって感光ドラム３から分離さ
れた転写紙Ｐは、搬送ガイド１０によって後述する定着
装置２０に導かれ、加熱定着処理された後にトレイ１１
上に排出される。なおトナー像を転写後、感光ドラム３
上の残留トナーはクリーナ１２によって除去される。

前記定着装置２０は、発熱体２１、加圧ローラ２２、耐
熱ベルト２３、従動ローラ２４、駆動ローラ２７などか
らなフている。

すなわち、発熱体２１は、アルミナ等の耐熱性で、かつ
、電気絶縁性の基材またはそれを含む複合部材からなる
基材の下面に、幅１６０μ、長さ（紙面に直角な方向の
長さ）　２１８ｎｍで、たとえば、Ｔａ２Ｎ等からなる
線状もしくは帯状の発熱面２８を有し、さらに、その表
面に摺動保護層として、たとえば、Ｔａ２０５が形成さ
れている。発熱体２１の下面は平滑であり、かつ、前後
端部は丸味を帯びていて耐熱ベルト２３との摺動を可能
にしている。該耐熱ベルト２３は、ポリイミドを基材と
し、耐熱処理を施した、たとえば、約３０μ厚に形成さ
れ、矢印Ｃの方向へ送り出し可能に駆動ローラ２７と従
動ローラ２４に巻回されている。また該耐熱ベルト２３
は加圧ローラ２２に押圧されて発熱体２１の表面に当接
する。

前記発熱体２１の発熱面２８は、熱容量が小さく、パル
ス状に通電されて、その都度瞬時に２６０℃前後まで昇
温する。転写紙Ｐの先端、後端を転写紙検知レバー２５
および転写紙検知センサ２９で検出することにより、発
熱面２８はタイミングを増って必要時に通電を受ける。

その際、画像形成装置の給紙センサなどによる転写紙Ｐ
の位置検知等を用いて、発熱体２１へ通電を制御しても
よい。

一方、加圧ローラ２２は、金属等からなる芯材上にシリ
コンゴム等からなる弾性層を有するものであり、駆動源
（図示せず）により駆動されて、搬送ガイド１０により
て導かれた未定着トナー画像Ｔを有する転写紙Ｐを、該
転写紙Ｐと同一の速度でｓｗＪする耐熱ベルト２３を介
して発熱体２１に密着させている。ここで、加圧ローラ
２２の搬送速度は、画像形成時の搬送速度とほぼ同一で
あることが好ましく、耐熱ベルト２３の移動速度は、そ
れに準する値で設定される。

このような構成からなる定着装置２０においては、転写
紙Ｐ上の加熱溶融トナーからなるトナー画像は、まず、
耐熱ベルト２３を介して、発熱体２１によって加熱され
、少なくともその表層部は完全に軟化溶融する。しかる
後、発熱体２１から離れ、分離ローラに達する間に、ト
ナー像は自然放熱して再び冷却固化し、曲率の大きな分
離ローラ対を通過した後に耐熱ベルト２３は転写紙Ｐか
ら離れる。上述のように、トナーは、−たん完全に軟化
溶融した後、再び固化するので、トナーの凝集力は非常
に大討くなっていて、−団となって挙動することになる
。

また加熱されて軟化された際に加圧ローラ２２によって
加圧されるため、トナー像は転写紙表層に浸透してその
まま冷却固化しているので、耐熱ベルト２３にオフセッ
トすることなく、転写紙Ｐ上に定着される。

第２図および第３図は第１図の定着装置２０を奥側から
みた拡大側面図であり、このうち、′！Ｊ２図は従動ロ
ーラ２４の奥側の軸受３５が押し上げられた状態を示し
、第３図は従動ローラ２４の奥側の軸受３５がばね３７
により押し上げられた状態を示している。

すなわち、従動ローラ２４の前記軸受３５は上下方向に
摺動可能に側板４６に支承され、かつ、従動ローラ２４
の一端を回転可能に支承し、従動ローラ２４の他端は側
板４７に設けられた軸受（図示せず）に回転可能に支承
されている。

また側板４６に取り付けられた固定部材３６は軸受３５
を押し上げるためのばね３７の一端を支持し、軸受３５
の下端部はばね３７の他端が押圧している。ばねクラッ
チ３８は入力ハブ（図示せず）と制御用爪（図示せず）
を有するコイルばね（図示せず）と制御用爪を保持する
ように設けられたコントロールカラー４０ａと出力ハブ
４１とで構成され、コントロールカラー４０８が第２図
および第３図のように、係合爪４０ｂまたは４０ｃがレ
バー爪４４と係合して停止させられている時は入力ハブ
の動力は出力ハブ４１に伝達されない、レバー爪４４が
係合爪４０ｂまたは４０ｃとから離間するとコントロー
ルカラー４０ａは回転可能な状態となり、入力ハブから
出力ハブ４１へ動力が伝達される。人力ハブはギア（図
示せず）を介して矢印Ｂの方向に回転力が常に伝達され
ている。

また出力ハブ４１には角度によって半径の異なるカム３
９が一体に回転するように固定されている。第２図に示
すように、係合爪４０ｂとレバー爪４４とが係合してい
る時、カム３９の下方の半径は最大であり、第３図に示
すように、係合爪４０ｃとレバー爪４４とが係合してい
る時、カム３９の下方の半径は最小であり、他の位置で
は、その間をなめらかに接続している。

したがって、係合爪４０ｂがレバー爪４４と係合した状
態では、カム３９の最大半径部が軸受３５を下方へ押し
下げ、係合爪４０ｃがレバー爪４４と係合した状態では
、軸受３５はばね３７により上方へ押し上げられる。

レバー４３は側板４６に植設された支軸４２に回動可能
に支承され、他端にはレバー爪４４が形成され、またこ
の他端はソレノイド４５の作動杆と連結している。ソレ
ノイド４５は、後述するように、センサ４８，４９から
の信号に応じて所定時間だけＯＮされるようになされて
いる。

センサ４８，４９は耐熱ベルト２３が初期の状態より奥
側へまたは手前側へ所定量移動したことを検出するもの
である。センサ４８，４９の出力信号は周知の制御回路
により増幅され、所定時間だけソレノイド４５は導通し
、カム３９を所望の位置に停止させる。

つぎに、第４図により、従動ローラ２４の上下動によっ
て耐熱ベルト２３の寄り方向が変わることを説明する。

第４図は排紙側からみた耐熱ベルト２３の掛り状態を示
す説明図であり、要部のみを示している。

前述したように、第２図に示したカム３９が回動し、ば
ね３７により従動ローラ２４の端部が押し上げられると
、該ベルト２３は従動ローラ２４、駆動ローラ２７のそ
れぞれの軸線に対して斜めに傾いて巻き付く。すなわち
、該ベルト２３はＥＦで駆動ローラ２７に巻き付いた後
、従動ローラ２４のＧ点から巻き付き始じめ、ＧＨで巻
き付いた後、Ｅ点で再びＷｒＡｇｊＪローラ２７に巻き
付いている。ここで、駆動ローラ２７が矢印の方向に回
転すると、Ｅ点で巻き付いた耐熱ベルト２３の端部は駆
動ローラ２７の軸線に垂直方向に移動するので、駆動ロ
ーラ２７が約１８０’回転した時、Ｅ、点に移動する。

すなわち、Ｆ点とＥ１点との距離Δｄだけ耐熱ベルト２
３は矢印Ｊの方向に寄せられる。

１ノたがって、この状態で駆動ローラ２７が回転を続け
ると、耐熱ベルトｚ３は徐々に矢印Ｊの方向に寄り続け
る。

耐熱ベルト２３が所定量以上に寄ると、センサ４８がベ
ルト端部を検出し、ソレノイ、ド４５を所定時間だけ導
通させ、カム３９を回動させる。カム３９の回動により
従動ローラ２４は押し下げられ、従動四−ラ２４は逆に
傾く、シたがって、耐熱ベルト２３の寄り方向も逆にな
る。これをくり返すことで、耐熱ベルト２３は所定の領
域幅をゆるい速度で往復移動して、通紙された転写紙Ｐ
の端部が常時同じ場所を当ることを防止することができ
る。

なお上記説明でけ、係合爪４０ｂ、４０ｃの配置角度を
約９０”　としているが、これはカム３９の位置を、カ
ム位置検出スイッチ等を用いずに、ソレノイド４５のＯ
Ｎ時間を係合爪４０ｂ、４０ｃの配置角度に相当する時
間より長くすることで行なったもので、カム位置検出ス
イッチ等を使用する時は係合爪４０ｂ　、　４０ｃの配
置角度は任意でよい。

上記実施例では、耐熱ベルト２３に寄りを発生させるた
めに、従動ローラ２４をねじることにより行なったが、
本発明はこれに限定されるものではなく、直接ローラ間
ピッチを変化させることで耐熱ベルト２３に寄りを発生
させることもで仕る。またローラの位置を変化させる手
段も、ばねクラッチ３８およびトリガー用ソレノイドを
使用するだけでなく、直接ソレノイドの作動力で軸端を
移動させることも可能である。

第５図は本発明の第２実施例を示したもので、この実施
例では、従動ローラ２４と駆動ローラ２７との軸間ピッ
チを可変させて耐熱ベルト２３に寄りを発生させるよう
にしている。

第５図において、６０はソレノイドで、側板４６に固定
されている。６２は軸受で、従動ローラ２４の軸端５２
を回転可能に支承し、この軸受６２は側板４６に設けら
れた長穴（図示せず）に嵌合し、水平方向に移動可能に
取り付けられている。また支軸６４は側板４６に植設さ
れ、レバー６１を回動可能に支承している。

該レバー６１の上端部はソレノイド６０の作動杆と係合
し、レバー６１の下端部は軸受６２と係合している。ソ
レノイド６０が不作動時には、軸受６２は耐熱ベルト２
３の張力により矢印にの方向に移動するように引張され
ている。

側板４６に植設されたビン６３はレバー６１の動きを規
制している。

前記ソレノイド６０が不作動時には、レバー６１はピン
６３に当接し、この時、軸受６２は従動ローラ２４の反
対側の軸受（図示せず）よりも、駆動ローラ２７に僅か
な距離であるが、近くなっている。そして、ソレノイド
６ｏが作動時には、レバー６１は支軸６４を中心にして
時計方向に回動し、軸受６２は従動ローラ２４の反対側
の軸受よりも、駆動ローラ２７から僅かな距離であるが
、遠ざかるようになっている。回動中、耐熱ベルト２３
はローラ軸間の短いほうに寄るので、ソレノイド６ｏが
不作動の時には、耐熱ベルト２３は奥側へ寄り、ソレノ
イド６０が作動時には、耐熱ベルト２３は手前側へ寄る
。

センサ４８，４９は耐熱ベルト２３が所定量以上寄った
時にソレノイド６０をＯＮ・ＯＦＦさせるものである０
図示の場合は、耐熱ベルト２３が奥側へ寄りすぎた時に
センサ４８が作動し、ソレノイド６０をＯＦＦ状態から
ＯＮ状態にさせて耐熱ベルト２３を手前側へ寄せるよう
に作用させる。逆に、センサ４９が作動した場合は、ソ
レノイド６０はＯＮ状態からＯＦＦ状態に切りかわり、
耐熱ベルト２３は奥側に寄るように作用する。

したがって、従動ローラ２４は駆動ローラ２７との軸間
を調節することで、耐熱ベルト２３を奥側または手前側
へ移動させることができ、転写紙Ｐの端部が常に同じ位
置で耐熱ベルト２３と当接しないようにすることができ
る。

第６図は本発明の第３実施例を示している。

この第３実施例では、センサを長手方向に移動可能に取
り付け、所定枚数通紙後にセンサの位置を長手方向にず
らし、耐熱ベルトの長手方向の往復移動領域を変えるよ
うにしたものである。

すなわち、セン＋４８．４９はスライダ７０の両端部に
取り付けられ、センサ４８は耐熱ベルト２３の奥側の端
部を検知し、センサ４９は耐熱ベルト２３の手前側の端
部を検知する。スライダフ０には長大が奥側と手前側に
設けられ、これらの長穴は支持板（図示せず）に支承さ
れたピン７１．７２にそれぞれ遊嵌している。スライダ
７０の奥側のセンサ４８と反対方向にはラック７３が形
成されており、このラック７３はビニオンギア７４と噛
み合っている。

このビニオンギア７４は図示されていない小型モータよ
たけプランジャ等のアクチュエータにより、１度に数歯
分だけ回転する。したがって、所定の枚数通過後あるい
は耐熱ベルト２３の所定の回転数だけ回転後にアクチュ
エータに電気信号が与えられ、ビニオンギア７４は時計
方向に数歯分だけ（９）転し、センサ４Ｂ、４９は矢印
Ｍの方向に動き、２点鎖線の位置まで移動する。センサ
４Ｂ、４９が２点鎖線の位置へ穆勤後は、耐熱ベルト２
３は２点鎖線の間を往復する。

転写紙Ｐの搬送位置は一定であるので、耐熱ベルト２３
が長手方向にずれた分だけ転写紙Ｐの紙端が該ベルト２
３に接触する位置も同様にずれるため、耐熱ベルト２３
の耐久性はさらに増す。

なお上述の説明では、ベルト端部をセンサで検知して耐
熱ベルト２３が所定量寄った後、これをフィードバック
させてセンサの間を往復移動させるようにして説明して
きたが、センサを用いず寄り機構を所定の枚数通過後に
作用させることも可能である。

第７図は本発明の第４実施例として、それを示している
。

すなわち、第７図に示−→ように、ベルト寄り機構を、
ギア７７と一体に回転する偏心カム７６を従動ローラ２
４の一方向軸受３５の上端に当接させ、偏心カム７６の
掻回転に合わせて軸受３５を上下動させるように設ける
。所定枚数通紙後あるいはジャム発生後、耐熱ベルト２
３の所定回転数経過後ごとに、周知の°アクチュエータ
でギア７７を％回転させて耐熱ベルト２３を寄らしめ、
転写紙Ｐの端部が該ベルト２３の同一部分に当接しない
ようにする。

なおベルト寄り機構を所定枚数通紙後に作動させて、耐
熱ベルト２３を往復移動させずに、徐々にではあるが、
該ベルト２３を一定方向に寄るようにして、片側に該ベ
ルト２３が寄りきったら、新しい耐熱ベルトに交換する
ようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、耐熱ベルトの搬
送方向と交差する方向に該ベルトを積極的に移動させる
ベルト寄り機構が設けられているので、所定のタイミン
グに該耐熱ベルトに僅かな寄りを発生させ、転写材の通
る部分と通らない部分が、いつも同じ位置にさせないよ
うにすることができる。したがって、該耐熱ベルトに傷
が発生することが避けられて、該耐熱ベルトの耐久性を
向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示した画像形成装置全体
の説明図、第２図はｉｔ図の定着装置を奥側からみた１
つの状態の拡大側面図、第３図は同じくもう１つの状態
の拡大側面図、第４図は第２図および第３図の耐熱ベル
トの寄りの説明図、第５図は本発明の第２実施例を示し
た側面図、第６図は同じく第３実施例を示した平面図、
第７図は同じく第４実施例を示した側面図である。 １・・・原稿載置台　　　　３・・・感光ドラム２０・
・・定着装置　　　　２１・・・発熱体２２・・・加圧
ローラ　　　２３・・・耐熱ベルト２４・・・従動ロー
ラ　　　　２７・・・駆動ローラ２８・・・発熱面　　
　　　３５・・・軸受４５・・・ソレノイ ８０−＝ソレノイ ４６．４７・・・側板 ６２・・・軸受 他４名 第 図 第 図 Ｊ禰−ｍ− 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　転写材に担持される未定着トナー像と接しながら前
   記転写材の搬送速度で移動する耐熱ベルトと、前記トナ
   ー像を加熱溶融させる発熱体と、前記耐熱ベルトを間に
   挟んで該発熱体を圧接させる加圧機構と、加熱溶融した
   トナー画像が冷却固化した後に前記耐熱ベルトを該転写
   材から離間させるベルト送り装置とからなる加熱定着装
   置において、前記耐熱ベルトを該ベルトの搬送方向と交
   差する方向に積極的に移動させて該転写材の端部と前記
   耐熱ベルトが接する個所を一定にさせないようにするベ
   ルト寄り機構を有することを特徴とする加熱定着装置。 ２　耐熱ベルトの寄り移動領域を定め、この領域内を前
   記耐熱ベルトが徐々に往復移動するようにした請求項１
   記載の加熱定着装置。 ３　転写材の所定枚数ごとにベルト寄り機構を作用せし
   めるようにした請求項１記載の加熱定着装置。 ４　耐熱ベルトの所定回転数ごとにベルト寄り機構を作
   用せしめるようにした請求項１記載の加熱定着装置。 ５　電源投入時にベルト寄り機構を作用せしめるように
   した請求項１記載の加熱定着装置。 ６　ジャム処理後にベルト寄り機構を作用せしめるよう
   にした請求項１記載の加熱定着装 置。 ７　耐熱ベルトの寄り領域を長手方向に、通過転写材の
   所定枚数ごとにずらすようにした請求項２記載の加熱定
   着装置。 ８　耐熱ベルト寄り領域を長手方向に、該ベルトの所定
   回転数ごとにずらすようにした請求項２記載の加熱定着
   装置。 ９　耐熱ベルトの長手方向幅を画像領域幅より広く設定
   して転写材端部が同一部場所を通過する頻度を減少させ
   るようにした請求項１、２、３、４、５、６、７または
   ８記載の加熱定着装置。