JPH10228200A - 定着装置 - Google Patents

定着装置

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JPH10228200A
JPH10228200A JP9048491A JP4849197A JPH10228200A JP H10228200 A JPH10228200 A JP H10228200A JP 9048491 A JP9048491 A JP 9048491A JP 4849197 A JP4849197 A JP 4849197A JP H10228200 A JPH10228200 A JP H10228200A
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endless belt
heating roll
contact nip
fixing device
recording sheet
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Hiroshi Daiko
浩 大胡
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録シートの種類に関係なく、記録シートの
しわ発生や剥離性不良という事態を有効に防止しなが
ら、常に安定した定着性を得る。 【解決手段】 熱源1aを有する回転可能な加熱ロール
1と、この加熱ロール1に圧接し且つ加熱ロール1と共
に転動する無端ベルト2と、この無端ベルト2の内側に
配設されて、無端ベルト2を加熱ロール1に押圧させ且
つ無端ベルト2と加熱ロール1との間に接触ニップ域n
を形成する弾性押圧部材3と、この弾性押圧部材3の位
置を可変自在に支持する可動支持部材4と、この可動支
持部材4を移動させ、弾性押圧部材3の位置を可変設定
することで、前記接触ニップ域nの加圧状態を変更する
駆動手段5とを備える。更に、記録シート情報供給手段
7から供給された記録シート6に関する情報に基づいて
駆動手段5の駆動条件を制御する駆動条件制御手段8を
具備させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ー、ファクシミリなどの画像形成装置において未定着画
像を加熱・加圧定着するための定着装置に係り、特に、
加熱ロールに対して無端ベルトを圧接配置し、加熱ロー
ルと無端ベルトとの間に形成された接触ニップ域に記録
シートを通過させることにより未定着画像を加熱・加圧
定着する所謂ベルトニップ方式の定着装置の改良に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来この種のベルトニップ方式の定着装
置としては、例えば熱源を有する回転可能な加熱ロール
と、この加熱ロールに圧接し且つ加熱ロールと共に転動
する無端ベルトと、この無端ベルトの内側に配設され
て、前記無端ベルトを加熱ロールに押圧させ且つ前記無
端ベルトと加熱ロールとの間に接触ニップ域を形成する
弾性押圧部材とを備えたものが既に知られている(特開
昭62−135865号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の定着
装置にあっては、弾性押圧部材による押圧状態が固定的
に決まっていたため、無端ベルトと加熱ロールとの間に
形成される接触ニップ域の加圧状態は一義的に決まって
しまう。このため、例えば普通紙に対しては適正な接触
ニップ域を形成でき、良好な定着性を得ることができる
かも知れないが、普通紙以外の用紙(例えば厚紙、薄
紙、封筒などの特殊紙)に対して適正な接触ニップ域を
形成しにくく、その分、良好な定着性を得ることが困難
になり易いばかりか、封筒などについては特に封筒の開
閉蓋部分に紙しわが発生しやすく、また、腰の弱い薄紙
については剥離性に支障をきたすという技術的課題が見
られた。
【0004】本発明は、以上の技術的課題を解決するた
めになされたものであって、記録シートの種類に関係な
く、記録シートのしわ発生や剥離性不良という事態を有
効に防止しながら、常に安定した定着性を得ることがで
きる定着装置を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、図
1に示すように、未定着画像Tを記録シート6上に加熱
・加圧定着させる定着装置において、熱源1aを有する
回転可能な加熱ロール1と、この加熱ロール1に圧接し
且つ加熱ロール1と共に転動する無端ベルト2と、この
無端ベルト2の内側に配設されて、前記無端ベルト2を
加熱ロール1に押圧させ且つ前記無端ベルト2と加熱ロ
ール1との間に接触ニップ域nを形成する弾性押圧部材
3と、この弾性押圧部材3の位置を可変自在に支持する
可動支持部材4と、この可動支持部材4を移動させ、弾
性押圧部材3の位置を可変設定することで、無端ベルト
2と加熱ロール1との間に形成される接触ニップ域nの
加圧状態を変更する駆動手段5とを備えたことを特徴と
するものである。
【0006】このような技術的手段において、加熱ロー
ル1としては、少なくとも熱源1aを有するものであれ
ばよく、弾性層を有するか否かは特に問わない。但し、
加熱ロール1側に弾性層を有する態様であれば、弾性押
圧部材3のみならず、可動支持部材4の一部を無端ベル
ト2を介して加熱ロール1に圧接させることにより、無
端ベルト2と加熱ロール1との間の接触ニップ域nの一
部を構成することが可能であり、その分、接触ニップ域
nの加圧状態の変更パターンに関する自由度が高まる点
で好ましい。
【0007】また、無端ベルト2としては、樹脂、金属
等どのような材質のものでも適用してよく、この無端ベ
ルト2の配設の仕方としては、張架ロール等に掛け渡す
ようにしても差し支えないが、無端ベルト2からの放熱
を最小限に抑えるという観点からすれば、接触ニップ域
n以外に接触する部材を極力なくすようにすることが好
ましい。更に、本願の定着装置の駆動方式については、
加熱ロール1及び無端ベルト2のいずれを駆動しても差
し支えないが、無端ベルト2を張架しない態様にあって
は、加熱ロール1を回転駆動し、無端ベルト2を追従回
転させることが好ましい。
【0008】更にまた、弾性押圧部材3としては、無端
ベルト2を加熱ロール1に押圧させ、無端ベルト2と加
熱ロール1との間に接触ニップ域nを形成するものであ
れば、スプリング部材等の弾性付勢手段で剛体の押圧部
材を弾性付勢したものであってもよいし、押圧部材の全
部若しくは一部に弾性体を用い、この弾性体の弾性変形
に伴う弾性力を利用したものでもよいし、あるいは、両
者を組み合わせたもの等適宜選定して差し支えない。
【0009】また、可動支持部材4としては、弾性押圧
部材3の位置を可変自在に支持するものであれば、単独
の部材であっても、二以上の複数の部材に分離したもの
であってもよい。特に、無端ベルト2と加熱ロール1と
の間に形成される接触ニップ域nの加圧状態の変更態様
の自由度を高めるという観点からすれば、可動支持部材
4としては、弾性押圧部材3の位置を数段階に切り換
え、無端ベルト2と加熱ロール1との間に形成される接
触ニップ域n全体の加圧荷重を可変設定することに加え
て、前記接触ニップ域nの出口側の加圧荷重を独立して
可変設定するものであることが好ましい。そして、この
ような挙動を与える可動支持部材4の具体的態様として
は、例えば接触ニップ域nの前後に移動支点を具備さ
せ、接触ニップ域nの前後方向に揺動自在であるものが
挙げられる。
【0010】また、このような定着装置を画像形成装置
内に搭載し、定着装置の接触ニップ域nを制御するとい
う観点からすれば、記録シート6に関する情報を供給す
る記録シート情報供給手段7と、この記録シート情報供
給手段7から供給された記録シート6に関する情報に基
づいて駆動手段5の駆動条件を制御するマイクロコンピ
ュータ等の駆動条件制御手段8とを具備させることが好
ましい。ここで、記録シート情報供給手段7としては、
記録シート6に関する情報を供給するものであれば、記
録シート6に関する情報を検出するものであってもよい
し、あるいは、例えば封筒モードを選択する等記録シー
ト6に関する情報を予め指定するようにするなど適宜選
定して差し支えない。ここで、記録シート6に関する情
報としては、記録シート6の厚さや封筒モード等の特殊
シートに関するものに限られるものではなく、接触ニッ
プ域nの加圧状態による定着性やしわの発生などに起因
するパラメータであれば、記録シート6のサイズ、画像
の種類(イメージ又は文字)、含水率の程度などの各種
パラメータの少なくともいずれか一つを適宜選定して差
し支えない。
【0011】次に、上述した技術的手段の作用について
説明する。図1において、駆動手段5は、可動支持部材
4を移動させ、弾性押圧部材3の位置を可変設定するこ
とで、無端ベルト2と加熱ロール1との間に形成される
接触ニップ域nの加圧状態を変更する。このような接触
ニップ域nの加圧状態の変更処理は、例えば記録シート
情報供給手段7から供給された記録シート6に関する情
報に基づいて駆動条件制御手段8にて駆動手段5の駆動
条件を制御することにより行なわれる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいてこの発明を詳細に説明する。図2は本発明が
適用された定着装置の実施の形態1を示す概要説明図で
ある。同図において、定着装置は、回転可能な加熱ロー
ル10と、この加熱ロール10に圧接し且つ加熱ロール
10と共に転動する無端ベルト20とを備えている。本
実施の形態において、加熱ロール10は、熱伝導率のよ
いアルミニウム円筒をコア11として表面にシリコーン
ゴムからなる弾性層12を被覆し、この弾性層12の被
覆面を鏡面状態近くに仕上げたものであり、内部に熱源
としてハロゲンランプ13を内蔵配置したものである。
一方、無端ベルト20は耐熱性樹脂ポリイミドフィルム
などで、表面にはPTFE(ポリテトラフルオロエチレ
ン)等の離型層が形成されている。
【0013】また、無端ベルト20の支持構造は、張架
ロールなどを持たず、加熱ロール10に対向する無端ベ
ルト20の内側にシリコンゴム等の耐熱性弾性体からな
る弾性押圧部材21を配設し、この弾性押圧部材21を
可動支持部材22にて移動可能に支持したものであり、
無端ベルト20を加熱ロール10に押圧することにより
両者間に接触ニップ域nを形成し、従動回転する無端ベ
ルト20と加熱ロール10との間の接触ニップ域nに用
紙15を通過させることにより未定着トナー像を加熱、
加圧定着させる構成となっている。
【0014】本実施の形態において、弾性押圧部材21
は、加熱ロール10との間に形成される接触ニップ域n
に対し基本的に略等しい加圧状態になるテーパ状頂面を
有し且つ両側面が平行な断面略台形状の長尺弾性体から
なるものである。そして、可動支持部材22は、図2及
び図3に示すように、弾性押圧部材21が嵌合保持され
る接触ニップ域nの前後方向に対し非対称形状の凹所2
4を有する長尺な支持ホルダ23と、この支持ホルダ2
3が接触ニップ域nの前後に位置する一対の揺動支点O
1,O2のいずれかを中心として揺動自在に支持される一
対の揺動機構31,32とを備えたものである。
【0015】特に、本実施の形態では、支持ホルダ23
の接触ニップ域n出口側のホルダ壁23cの先端には曲
率半径の小さい断面円弧状の小径円弧部25が形成され
ている。更に、本実施の形態では、無端ベルト20内に
はベルト走行ガイド26が配設されており、このベルト
走行ガイド26は、例えば支持ホルダ23のホルダ底壁
23a略中央に下方に向かって一体的に延びる脚部27
と、この脚部27の先端に緩やかな曲率半径の曲面状ガ
イド部28とを備えたものになっており、曲面状ガイド
部28に沿って無端ベルト20の形状を保持しながら無
端ベルト20を安定走行させるようになっている。
【0016】また、第一の揺動機構31は、支持ホルダ
23における接触ニップ域n入口側のホルダ壁23bの
長手方向両端に一端が回動自在に連結される一対のリン
クアーム311,312を有すると共に、このリンクア
ーム311,312の他端間を連結ロッド313にて連
結し、更に、この連結ロッド313の略中央付近には例
えば円形状の偏心カム314を中心から偏位させて固着
し、この偏心カム314の連結ロッド313との固着部
から離間した部位を第一駆動モータ315のシャフト軸
に直接若しくは所定の駆動伝達系を介して駆動連結する
ようにしたものである。一方、第二の揺動機構32は、
支持ホルダ23のホルダ底壁23a下面における接触ニ
ップ域n出口側両端付近には円形状の偏心カム321,
322を配設し、この偏心カム321,322の非中心
位置間を連結ロッド323にて連結すると共に、この連
結ロッド323の延長部を第二駆動モータ324のシャ
フト軸に直接若しくは所定の駆動伝達系を介して駆動連
結するようにしたものである。この結果、本実施の形態
では、第一の揺動機構31は、第二の揺動機構32の支
持ホルダ23と偏心カム321,322との接触部(揺
動支点O2)を中心として支持ホルダ23を揺動させ、
一方、第二の揺動機構32は、第一の揺動機構31のリ
ンクアーム311,312と支持ホルダ23との連結部
(揺動支点O1)を中心として支持ホルダ23を揺動さ
せるようになっている。
【0017】更に、本実施の形態では、定着装置に突入
する用紙15の厚さ(本実施の形態では、例えば普通
紙、厚紙、薄紙の三段階)を検知する紙厚センサ51が
用紙搬送路中に設けられている。ここで、紙厚センサ5
1としては、例えば用紙厚に応じて変化する圧力を検出
する圧力センサが用いられる。また、手差しトレイ(そ
の他の用紙トレイの場合もあり得る)に封筒をセットす
るモード(例えば封筒モード)を選択する封筒モードス
イッチ(図中封筒モードSW)52が画像形成装置のコ
ンソールパネル(図示せず)上に設けられている。そし
て、制御装置50は、例えば図4に示す「定着モード変
更処理」を実行し、コピースイッチがオンされると、先
ず、封筒モードスイッチ52がオンか否かをチェック
し、オンであれば、定着装置の接触ニップ域nを「封筒
モード」に設定し、封筒モードスイッチ52がオフであ
れば、次に、紙厚センサ51による紙厚検知を行ない、
検知された紙厚情報に基づいて、定着装置の接触ニップ
域nを「普通紙モード」、「厚紙モード」又は「薄紙モ
ード」のいずれかに設定し、これらのモード設定が終了
した時点で通常の定着処理を行なうようにする。
【0018】次に、本実施の形態における定着装置の各
定着モード時の作動状態を示す。 ●封筒モード 図5は封筒モード時の定着装置の作動状態を示す。同図
において、第一の揺動機構31は、第一駆動モータ31
5のシャフト軸とリンクアーム311,312間の連結
ロッド313との固着部とを結ぶ直線が水平線h上(水
平線hに対し角度0゜)に配置され、しかも、第二の揺
動機構32は、偏心カム321,322の回転軸(連結
ロッド323軸に相当)と支持ホルダ23に接触する偏
心カム321,322面とのスパンが最も短寸となる位
置(本実施の形態では、揺動支点O2と偏心カム32
1,322の回転軸とを結ぶ直線を基準(0゜)とす
る)に配置されるようになっている。このとき、無端ベ
ルト20と加熱ロール10との接触ニップ域nの入口側
開口上下幅が寸法L程度であり、接触ニップ域nの加圧
状態は比較的低圧(例えば0.0098N/mm2
0.049N/mm2程度)に設定される。このような
状態で、定着装置に所定枚数の封筒(用紙)15を連続
的に通過させたところ、封筒の開閉蓋部分における紙し
わの発生は全く見られなかった。
【0019】●厚紙モード 図6は厚紙モード時の定着装置の作動状態を示す。同図
において、第一の揺動機構31は、第一駆動モータ31
5のシャフト軸とリンクアーム311,312間の連結
ロッド313との固着部とを結ぶ直線が水平線hに対し
角度θに配置され、しかも、第二の揺動機構32は、偏
心カム321,322が基準位置からβだけ図中時計回
り方向に回転した位置に配置されるようになっている。
このとき、無端ベルト20と加熱ロール10との接触ニ
ップ域nの入口側開口上下幅が寸法L−X程度になり、
接触ニップ域nの加圧状態は高圧(例えば0.049N
/mm2〜0.098N/mm2程度)に設定される。こ
のような状態で、定着装置に所定枚数の厚紙(用紙)1
5を連続的に通過させたところ、定着性の良好な画像が
確実に得られることが確信された。
【0020】●薄紙モード 図7は薄紙モード時の定着装置の作動状態を示す。同図
において、第一の揺動機構31は、厚紙モードと同様
に、第一駆動モータ315のシャフト軸とリンクアーム
311,312間の連結ロッド313との固着部とを結
ぶ直線が水平線hに対し角度θに配置されるが、第二の
揺動機構32は、偏心カム321,322が、厚紙モー
ド(基準位置からβだけ図中時計回り方向に回転した位
置)よりも更にαだけ図中時計回り方向に回転した位置
に配置されるようになっている。このとき、第二の揺動
機構32の偏心カム321,322が厚紙モード時より
も更に回転することから、支持ホルダ23の出口側ホル
ダ壁23cが更に加熱ロール10側へ移動し、その出口
側ホルダ壁23cの先端に形成された小径円弧部25が
無端ベルト20を介して加熱ロール10の弾性層12に
当接し、局所的弾性歪み14を発生させている。このた
め、本薄紙モードにあっては、接触ニップ域nの出口側
に局所的弾性歪み14が形成されるため、接触ニップ域
nの出口側での加圧状態が他の部分に比べて高荷重とな
り、薄紙(用紙)15が接触ニップ域nから開放される
際に局所的弾性歪み14の弾性復帰作用で、そもそも腰
が弱く剥離し難い薄紙(用紙)15が確実に剥離せしめ
られる。このような状態で、定着装置に所定枚数の薄紙
(用紙)15を連続的に通過させたところ、薄紙15の
剥離不良は全く見られず、定着性の良好な画像が確実に
得られることが確信された。
【0021】●普通紙モード 図8は普通紙モード時の定着装置の作動状態を示す。同
図において、第一の揺動機構31は、第一駆動モータ3
15のシャフト軸とリンクアーム311,312間の連
結ロッド313との固着部とを結ぶ直線が水平線hに対
し角度θ/2(本実施の形態では厚紙モードの半分程
度)に配置され、しかも、第二の揺動機構32は、偏心
カム321,322が基準位置からβ/2(本実施の形
態では厚紙モードの半分程度)だけ図中時計回り方向に
回転した位置に配置されるようになっている。このと
き、無端ベルト20と加熱ロール10との接触ニップ域
nの加圧状態は、低圧状態と高圧状態との略中間程度に
設定される。このような状態で、定着装置に所定枚数の
普通紙(用紙)15を連続的に通過させたところ、定着
性の良好な画像が確実に得られることが確信された。
尚、本実施の形態において、例えばOHP等の特殊シー
トについて定着を行なう場合には、例えば普通紙モード
を選択すると共に、定着性を確保するために定着装置の
定着速度を低速にするようにすればよい。
【0022】また、上述した実施の形態にあっては、紙
厚センサ51及び封筒モードスイッチ52の両方からの
情報に基づいて定着モードを切り換えるようにしている
が、紙厚センサ51又は封筒モードスイッチ52のいず
れか一方の情報に基づいて定着モードを切り換えるよう
にしてもよい。
【0023】また、図9は実施の形態1に係る定着装置
を組込んだ画像形成装置の一例を示す。同図における画
像形成装置は、転写ドラム方式の電子写真カラー画像形
成装置であり、感光ドラムなどの像担持体61と、この
像担持体61上に各色の静電潜像を書き込むレーザー走
査装置などの露光装置62(本例では、露光ランプ62
1,ミラー群622、結像レンズ623、撮像装置62
4、画像データ処理部625、信号処理部626、画像
書込み装置627にて構成)と、像担持体61上の静電
潜像を各色トナーにて可視像化する回転式現像装置など
の多色用現像装置63と、用紙供給カセット64からの
用紙(図示せず)を保持し、像担持体61上の各色トナ
ー像を保持した用紙に順次転写する転写ドラム65(転
写コロトロン651、除電コロトロン652、用紙吸着
コロトロン653、クリーナ654を含む)と、各色ト
ナー像が転写された用紙を定着する定着装置66とを備
えたものであり、当該定着装置66に例えば実施の形態
1に係る定着装置を用いるようにしたものである。尚、
図中、符号67は定着装置66の加熱ロール10にオイ
ルを供給するオイル供給装置、68は原稿が載置される
プラテン、69は用紙搬送路70中の任意の箇所に配設
された例えば圧力センサからなる紙厚センサである。こ
のような画像形成装置においては、例えば紙厚センサ6
9からの情報に基づいて定着装置66の定着モード(接
触ニップ域の加圧状態)を紙厚に応じて適宜変更するこ
とが可能になり、使用用紙に対し最適な定着モードを選
択するようにすれば、良好な定着処理を常時実行するこ
とが可能である。尚、封筒モードスイッチ(図示せず)
に連動して封筒に最適な定着モードを選択し、封筒に対
して常時良好な定着処理を実行することが可能であるこ
とは勿論である。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加熱ロールに圧接配置される無端ベルトの内側に弾性押
圧部材を配設し、この弾性押圧部材を可動支持部材で支
持すると共に、この可動支持部材の位置を可変設定する
ことにより、加熱ロールと無端ベルトとの間に形成され
る接触ニップ域の加圧状態を変更するようにしたので、
記録シートの厚さや種類等に応じて、使用対象となる記
録シートに最適な接触ニップ域を容易に形成することが
できる。このため、記録シートの厚さや封筒等の特殊紙
ということに影響されることなく、使用対象となる記録
シートに対し、記録シートのしわ発生や剥離性不良とい
う事態を有効に防止しながら、常に安定した定着性を得
ることができる。よって、各記録シートへの適応能力の
高い、しかも、安定した定着性能の定着装置を容易に実
現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る定着装置の概要を示す説明図で
ある。
【図2】 実施の形態1に係る定着装置の概要を示す説
明図である。
【図3】 図2中矢印III方向から要部断面説明図で
ある。
【図4】 実施の形態1で用いられる定着モード変更処
理に関するフローチャートである。
【図5】 実施の形態1で用いられる封筒モードの状態
を示す説明図である。
【図6】 実施の形態1で用いられる厚紙モードの状態
を示す説明図である。
【図7】 実施の形態1で用いられる薄紙モードの状態
を示す説明図である。
【図8】 実施の形態1で用いられる普通紙モードの状
態を示す説明図である。
【図9】 実施の形態1に係る定着装置が組込まれた画
像形成装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
1…加熱ロール,1a…熱源,2…無端ベルト,3…弾
性押圧部材,4…可動支持部材,5…駆動手段,6…記
録シート,7…記録シート情報供給手段,8…駆動条件
制御手段,T…未定着画像,n…接触ニップ域

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 未定着画像(T)を記録シート(6)上
    に加熱・加圧定着させる定着装置において、 熱源(1a)を有する回転可能な加熱ロール(1)と、 この加熱ロール(1)に圧接し且つ加熱ロール(1)と
    共に転動する無端ベルト(2)と、 この無端ベルト(2)の内側に配設されて、前記無端ベ
    ルト(2)を加熱ロール(1)に押圧させ且つ前記無端
    ベルト(2)と加熱ロール(1)との間に接触ニップ域
    (n)を形成する弾性押圧部材(3)と、 この弾性押圧部材(3)の位置を可変自在に支持する可
    動支持部材(4)と、 この可動支持部材(4)を移動させ、弾性押圧部材
    (3)の位置を可変設定することで、無端ベルト(2)
    と加熱ロール(1)との間に形成される接触ニップ域
    (n)の加圧状態を変更する駆動手段(5)とを備えた
    ことを特徴とする定着装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の定着装置において、 可動支持部材(4)は、弾性押圧部材(3)の位置を数
    段階に切り換え、無端ベルト(2)と加熱ロール(1)
    との間に形成される接触ニップ域(n)全体の加圧荷重
    を可変設定することに加えて、前記接触ニップ域(n)
    の出口側の加圧荷重を独立して可変設定するものである
    ことを特徴とする定着装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の定着装置において、 可動支持部材(4)は、接触ニップ域(n)の前後に移
    動支点を有し、接触ニップ域(n)の前後方向に揺動自
    在であることを特徴とする定着装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の定着装置において、 記録シート(6)に関する情報を供給する記録シート情
    報供給手段(7)と、 この記録シート情報供給手段(7)から供給された記録
    シート(6)に関する情報に基づいて駆動手段(5)の
    駆動条件を制御する駆動条件制御手段(8)とを備えた
    ことを特徴とする定着装置。
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