JPWO2010024092A1 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

対向して回転する二つの回転体により形成されたニップ部にて画像の定着を行う定着装置を有する画像形成装置において、プリント光沢ムラを発生させることがない画像形成装置の提供。対向して回転する二つの回転体により形成されたニップ部にて画像の定着を行う定着装置を有する画像形成装置において、前記二つの回転体のうちの一つは、複数のローラにより張架されて回転するベルトであって、前記複数のローラのうち、前記ニップ部の出口に配置されるローラはクラウン形状を有するものであり、前記ベルトには、前記クラウン形状を有するローラにより生ずるベルト両端部の弛みを吸収する弛み吸収部材が当接されている画像形成装置とする。

Description

本発明は、トナー画像を担持した用紙を搬送しながら加圧加熱してトナー画像を用紙に定着する定着装置、及び当該定着装置を有する画像形成装置に関する。

電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、トナー画像を担持した用紙を定着装置において加圧加熱して、トナー画像を用紙に定着するものが多い。

かって、この定着装置は、対向して配置された回転体であるローラによって形成されたニップ部によって、トナー画像を担持した用紙を搬送しながら画像の定着を行うものが一般的であったが、近年は、前記回転体の両方、又は一方をベルトにしたものも一般的になっている。

回転体にベルトを用いた定着装置は、ニップ幅を広く取ることができるので、トナー画像を担持した用紙に一定の熱量を与える場合、対向ローラを用いた場合よりも設定温度を低くすることができる。

このような特徴は、定着装置の立ち上がり時間の短縮、離型温度幅を広くとることができるというメリットをもたらす。

ところが、ニップ部の出口にてベルトを対向する回転体に押圧する分離ローラは、軸の両端部で支持され回転されることから、軸方向に撓みを生じ、対向する回転体へのベルトの押圧が一様にならず、ベルトの両端部に比較して中央部の押圧が低くなる場合がある。軸方向の押圧の不均一により画像乱れの問題が生じる。

このような不都合を防止するために、前記分離ローラを外径が中央部よりも両端部で小さくなるクラウン形状とする技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。

しかしながら、前記押圧ローラをクラウン形状とすることにより、前記押圧ローラの径がベルトの中央部と両端部とで異なり、中央部に比較し径の細い端部でベルトに弛みが生じ、これらの弛みはベルト面上に波打と称される皺を発生させる原因となる。

このような皺は、画像面に光沢ムラとなって現れ、画像品質低下の要因となっている。

特開平９−９０７８７号公報 特開２００２−３３３７８９号公報

本発明は、上述したような状況に鑑みてなされたもので、その目的は、対向して回転する二つの回転体により形成されたニップ部にて画像の定着を行う定着装置、及び前記定着装置を有する画像形成装置において、前記定着装置の二つの回転体のうち、一方は、複数のローラによって張架されて回転するベルトとし、ニップ部の出口にクラウン形状を有するローラを配置しても、プリントに光沢ムラを発生させることがない画像形成装置を提供することにある。

上記課題は、以下の発明を実現することにより達成される。

１．対向して回転する二つの回転体により形成されたニップ部にて画像の定着を行う定着装置において、
前記二つの回転体のうちの少なくとも一つは、複数のローラにより張架されて回転するベルトであって、
前記複数のローラのうち、前記ニップ部の出口に配置されるローラはクラウン形状を有するものであり、
前記ベルトには、前記クラウン形状を有するローラにより生ずるベルト両端部の弛みを吸収する弛み吸収部材が当接されていることを特徴とする定着装置。

２．前記弛み吸収部材は前記複数のローラの一つであって、逆クラウン形状を有するものであることを特徴とする前記１に記載の定着装置。

３．前記弛み吸収部材は、前記ベルトの両端部にそれぞれ当接する二つのローラであって、前記二つのローラは独立して揺動可能なものであることを特徴とする前記１に記載の定着装置。

４．前記弛み吸収部材が前記ベルトの両端部にそれぞれ摺接する二つの摺動部材であることを特徴とする前記１に記載の定着装置。

５．前記摺動部材は、弾性部材により前記ベルトに押圧されていることを特徴とする前記４に記載の定着装置。

６．対向して回転する二つの回転体により形成されたニップ部にて画像の定着を行う定着装置を有する画像形成装置において、
前記二つの回転体のうちの少なくとも一つは、複数のローラにより張架されて回転するベルトであって、
前記複数のローラのうち、前記ニップ部の出口に配置されるローラはクラウン形状を有するものであり、
前記ベルトには、前記クラウン形状を有するローラにより生ずるベルト両端部の弛みを吸収する弛み吸収部材が当接されていることを特徴とする画像形成装置。

対向して回転する二つの回転体により形成されたニップ部にて画像の定着を行う定着装置を有する画像形成装置において、前記二つの回転体のうち、一方を複数のローラに張架され回転するベルトとし、前記複数のローラのうち、ニップ部の出口に配置されるローラをクラウン形状を有するものとした場合に発生するベルトの両端部の弛みがなくなる。

その結果、ベルト表面における皺の発生が防止され、プリント上に現れる光沢ムラの発生が防止される。

画像形成装置の概念図である。 画像形成装置の制御関係を示すブロック図である。 定着装置の構成例を示す図である。 ベルト面に現れる皺の概念図である。 逆クラウン状のローラによる弛みの吸収を説明する図である。 ベルトの端部に当接する二つのローラによる弛みの吸収を説明する図である。 摺動部材による弛みの吸収を説明する図である。

以下本発明の実施の形態を図を基に説明する。なお、本発明は、本実施の形態に限定されるものではない。

図１は、画像形成装置Ｇの概念図である。

図に例示したカラー画像形成装置Ｇは、複数の感光体３１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを一本の中間転写ベルト４１に対面させて縦列に配列し、フルカラーの画像を形成するタンデム型カラー画像形成装置と称されるものである。

このカラー画像形成装置Ｇは、その上部に自動原稿送装置ＡＤＦを備えている。

自動原稿送り装置ＡＤＦの原稿載置台１０３に載置された原稿Ｄは、一枚ずつに分離され原稿搬送路に送り出され、搬送ドラム１０８により搬送される。

搬送中の原稿Ｄの画像は原稿画像読み取り位置ＲＰにて原稿読取部１により、読み取りがなされる。読み取りが終了した原稿Ｄは複数の搬送ガイド、及び原稿排出ローラ１０５により原稿排紙台１０７に排出される。

画像形成装置Ｇは、原稿読取部１、露光部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、画像形成部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、中間転写部４、定着装置５、反転排紙部６、再給紙部７、給紙部８、操作表示部９、制御部Ｃ等から構成され、それらが一つの筐体内に収められている。

原稿読取部１は、原稿読取り位置ＲＰにて原稿の画像をランプＬにて照射し、その反射光を第１ミラーユニット１１、第２ミラーユニット１２、レンズ１３によって導き、撮像素子ＣＣＤの受光面に結像させる。

撮像素子ＣＣＤにより光電変換された画像信号は、画像読取制御部１４にてＡ／Ｄ変換、シェーディング補正、圧縮等の処理がなされ、制御部Ｃのメモリに画像データとして格納される。

メモリに格納された前記画像データには、ユーザにより設定されている条件により適宜な画像処理が施されて、出力画像データが生成される。

露光部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、レーザ光源、ポリゴンミラー、複数のレンズ等から構成され、レーザビームを生成する。

露光部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、制御部Ｃから送られる前記出力画像データを基に出力される出力情報に対応して、画像形成部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの構成要素である感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋの表面をレーザビームにより走査露光する。

前記レーザビームの走査露光により、感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋには潜像が形成される。

画像形成部３Ｙは、感光体３１Ｙと、その周辺に配置されている、主帯電部３２Ｙ、現像部３３Ｙ、第１転写ローラ３４Ｙ、クリーニング部３５Ｙからなる。感光体３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋについても同様である。

感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ上の潜像は、対応する現像部３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋにより現像されて、各感光体上にはトナー画像が形成される。

感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ上に形成された前記トナー画像は中間転写部４の第１転写ローラ３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋにより、中間転写体である中間転写ベルト４１上の所定位置に逐次転写される。

トナー画像の転写を終えた感光体の表面はクリーニング部３５Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋによって残留トナーが除去される。

一方、中間転写ベルト４１上に転写された前記トナー画像は、第２転写ローラ４２によって、給紙部８の給紙トレイＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３から搬送され、給紙ローラ８５によってタイミングが取られて送り出された用紙Ｐに転写される。

トナー画像の用紙Ｐへの転写を終えた中間転写ベルト４１はベルトクリーニング部４３により、表面が清掃され、次の画像転写に供される。

一方、トナー画像を担持した用紙Ｐは、定着装置５に送られ、対向して配置されたローラ又はベルトによって加圧加熱されることによって、トナー画像が用紙Ｐへ定着される。

定着装置５による定着処理を終えた用紙Ｐは反転排紙部６により進路が導かれ、排紙台６５に排紙される。

用紙Ｐを表裏反転して排紙する場合には、排紙ガイド６２にて、一旦、用紙Ｐを下方に導き、排紙反転ローラ６３に用紙Ｐの後端を挟持させた後、これを逆転させ、排紙ガイド６２により排紙ローラ６４に導き排紙する。

なお、用紙Ｐの裏面にも画像形成を行う場合には、表面の画像定着を終えた用紙Ｐを用紙ガイド部材６６により下方にある再給紙部７に搬送し、再給紙反転ローラ７５により後端を挟持させた後、逆送することによって用紙Ｐを反転させて、再給紙搬送路７２に送り出し、裏面への画像形成に供する。

図２は、画像形成装置Ｇの制御関係を示すブロック図である。

画像形成装置Ｇの制御部Ｃは、ＣＰＵ、メモリＭ、演算ユニット、Ｉ／Ｏポート、通信用インターフェイス、駆動回路等を有するコンピュータシステムである。

制御部Ｃによる制御は、メモリＭに格納されている所定のプログラムを実行することによりなされる。

また、制御部Ｃは、ネットワークに接続されており他の情報処理機器との情報交換ができる。

なお、本図では、本発明の説明に直接関係しないブロックの記載が省略されている。

図３は、定着装置５の構成例を示す図である。

図示の定着装置５は、内部にヒータを有する定着ローラ５１、ベルト５２、分離ローラ５３、ステアリングローラ５４、インレットローラ５５、押圧パッド５６等から構成され、矢印ｘの方向から進行してくる用紙を搬送しながら加圧加熱してトナー画像の定着を行う。

なお、定着ローラ５１の部分は、図３（ｂ）の点線で示すように複数のローラに張架して加熱した定着ベルト５９とする場合もある。

ニップ部の出口に配置される分離ローラ５３はベルト５２を定着ローラ５１に押圧するローラであるが、図３（ａ）の点線にて模式的に示すような撓みを生じ、その結果、ベルト中央部に対する押圧力が、ベルト両端部に対する押圧力よりも弱くなる。

このような押圧力の不均一は、定着不良や、定着ムラの原因となることから、分離ローラ５３の形状を中心部の径が両端部の径よりも大きくした、いわゆるクラウン形状とする技術手段が採用されている。

ところが、クラウン形状の分離ローラ５３を使用することにより、ベルト５２の定着ローラ５１への押圧力はベルト５２の全幅にわたり均一化されるが、ベルト５２の巻き付き方が中央部と両端部では異なってしまうことになる。

このような状態は、ベルト５２の面上に波打と称される皺を発生させ、これらの皺は定着後の画像面上に光沢ムラとなって現れる。

図４は、ベルト面に現れる皺の概念図である。

図４（ａ）中の点線は、クラウン形状を有する定着ローラ５１に巻きかけられたベルト５２の両端部に弛みが生まれる状況を示し、図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、ベルト面に発生する典型的な皺Ｓである波打の形状を示している。

従って、このようなベルト５２の両端部に生まれる弛みを抑制することにより、ベルト面の皺の発生を防止して、プリントの画像品質を維持させることが重要課題となる。

図５は、逆クラウン状のローラ５７による弛みの吸収を説明する図である。

図に示す逆クラウン状のローラ５７は、ベルト５２を張架する複数のローラの一つであり、クラウン形状の分離ローラ５３によって発生したベルト５２の弛みを吸収するために設けた弛み吸収部材である。

なお、逆クラウン状のローラ５７は、予め実験により定めた大きさの押圧力でベルト５２を押圧するように支持されることが望ましい。

また、逆クラウン状のローラ５７は図５に例示したような長手方向に連続している一本のローラである必要はなく、適宜に長手方向に分割され、分割された各ローラ部が独立してベルトに接するように構成したローラとしてもよい。以下に例示する。

図６は、ベルト５２の端部に当接する二つのローラ６１、７１による弛みの吸収を説明する図である。

二つのローラ６１、７１は共に、一端がローラ支持部材６２、７２によって支持されており、独立して揺動可能である。ローラ６１、６２はそれぞれベルト５２の内周面の両端部にそれぞれ当接する。二つのローラ６１、７１の軸はベルト５２の搬送方向と略垂直な方向に変位可能でありバネ等の弾性部材により付与された荷重によりベルト５２を外側に押圧するように構成された弛み吸収部材である。

図７は、摺動部材８１、９１による弛みの吸収を説明する図である。

摺動部材８１、９１はそれぞれ、弾性部材であるバネ８２、９２によってベルト５２の両端部に摺接されている弛み吸収部材である。

以上、図５、６、７にて、ベルト５２の弛みを吸収する弛み吸収部材の説明を行ったが、弛み吸収部材がベルト５２を押圧する方向は、例示したようにベルト５２の内周面側から外側に向かうようにしてもよいし、ベルト５２の外周面側から内側に向かうように押圧してもよい。

また、弛み吸収部材をベルト５２に押圧させる位置は、図５、６、７にて例示したような分離ローラ５３の近傍である必要はなく、インレットローラ５５の近傍でもよく、ベルト５２のローラへの張架形態と吸収の効果を勘案して決定されるものである。

５ 定着装置
５２ ベルト
５３ 分離ローラ
５７ 逆クラウン状のローラ（弛み吸収部材）
６１、７１ ローラ（弛み吸収部材）
８１、９１ 摺動部材（弛み吸収部材）
８２、９２ バネ（弾性部材）
Ｇ 画像形成装置

Claims (6)

1. 対向して回転する二つの回転体により形成されたニップ部にて画像の定着を行う定着装置において、
   前記二つの回転体のうちの少なくとも一つは、複数のローラにより張架されて回転するベルトであって、
   前記複数のローラのうち、前記ニップ部の出口に配置されるローラはクラウン形状を有するものであり、
   前記ベルトには、前記クラウン形状を有するローラにより生ずるベルト両端部の弛みを吸収する弛み吸収部材が当接されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記弛み吸収部材は前記複数のローラの一つであって、逆クラウン形状を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記弛み吸収部材は、前記ベルトの両端部にそれぞれ当接する二つのローラであって、前記二つのローラは独立して揺動可能なものであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記弛み吸収部材が前記ベルトの両端部にそれぞれ摺接する二つの摺動部材であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
5. 前記摺動部材は、弾性部材により前記ベルトに押圧されていることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 対向して回転する二つの回転体により形成されたニップ部にて画像の定着を行う定着装置を有する画像形成装置において、
   前記二つの回転体のうちの少なくとも一つは、複数のローラにより張架されて回転するベルトであって、
   前記複数のローラのうち、前記ニップ部の出口に配置されるローラはクラウン形状を有するものであり、
   前記ベルトには、前記クラウン形状を有するローラにより生ずるベルト両端部の弛みを吸収する弛み吸収部材が当接されていることを特徴とする画像形成装置。