JP5928052B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
請求項2記載の発明は、前記定着ニップ部における前記突入領域の前記断面形状は、前記幅方向中央部と前記幅方向端部とで等しいことを特徴とする請求項1記載の定着装置である。
請求項3記載の発明は、前記排出領域において、前記幅方向中央部における前記断面形状は円弧形状を有し、前記幅方向端部における前記断面形状は、当該幅方向中央部よりも径が小さい円弧形状を有することを特徴とする請求項1または2記載の定着装置である。
請求項4記載の発明は、加熱手段により加熱されるとともに回転可能な定着部材と、無端帯状の形状を備え、前記定着部材に接して設けられるとともに回転可能なベルト部材と、前記ベルト部材の内周に設けられ、当該ベルト部材を介して前記定着部材を押圧し、当該定着部材と当該ベルト部材との間に、記録材を通過させることで記録材上にトナー像を定着させる定着ニップ部を形成する押圧部材とを備え、前記ベルト部材は、前記定着ニップ部から記録材が排出される当該定着ニップ部の排出領域において、前記ベルト部材を輪切りにした断面形状にて当該ベルト部材の幅方向中央部の曲率に比べて幅方向端部の曲率が大きくなるように設けられ、前記排出領域において、前記幅方向中央部における断面形状は円弧形状を有し、前記幅方向端部における断面形状は、楕円の一部を構成する曲線形状を有することを特徴とする定着装置である。
請求項6記載の発明は、トナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、前記転写手段により記録材上に転写されたトナー像を、当該記録材に定着する定着手段とを有し、前記定着手段は、加熱手段により加熱されるとともに回転可能な定着部材と、無端帯状の形状を備え、前記定着部材に接して設けられるとともに回転可能なベルト部材と、前記ベルト部材の内周に設けられ、当該ベルト部材を介して前記定着部材を押圧し、当該定着部材と当該ベルト部材との間に、記録材を通過させることで記録材上にトナー像を定着させる定着ニップ部を形成する押圧部材とを備え、前記定着ニップ部から記録材が排出される当該定着ニップ部の排出領域において、前記ベルト部材の幅方向と交差し且つ当該定着ニップ部における記録材搬送方向に沿うとともに、前記押圧部材により規定される当該ベルト部材の断面形状は、当該ベルト部材の幅方向端部の方が幅方向中央部よりも曲率が大きく、前記排出領域において、前記幅方向中央部における断面形状は円弧形状を有し、前記幅方向端部における断面形状は、楕円の一部を構成する曲線形状を有することを特徴とする画像形成装置である。
請求項2記載の発明によれば、ベルト部材の幅方向端部と幅方向中央部とで、定着性能に差が出るのを抑制することが可能になる。
請求項3記載の発明によれば、ベルト部材の幅方向端部の曲率と幅方向中央部の曲率との関係を、容易に実現することが可能になる。
請求項4記載の発明によれば、無端状のベルト部材の幅方向端部に対する記録材の巻き付きを抑制することが可能になる。
請求項5記載の発明によれば、無端状のベルト部材の幅方向端部に対する記録材の巻き付きを抑制することが可能になる。
請求項6記載の発明によれば、無端状のベルト部材の幅方向端部に対する記録材の巻き付きを抑制することが可能になる。
図1は、本実施の形態の定着装置20が適用される画像形成装置1の構成例を示した図である。図1に示す画像形成装置1は、画像データに基づき用紙Pに対して画像形成を行う画像形成部100、画像形成装置1全体の動作を制御する制御部300、画像形成部100に対して用紙Pを供給する用紙供給部30、画像形成部100により画像が形成された用紙Pの表裏を反転させてこの用紙Pを再び画像形成部100に供給する用紙反転機構50、画像が形成された用紙Pを積載する用紙積載部YSを備えている。また、画像形成装置1は、画像形成部100に対してトナーを供給するトナーカートリッジ60を備えている。さらに、画像形成装置1は、例えばパーソナルコンピュータ(PC)等との通信を行って画像データを受信する受信部200、受信部200にて受信した画像データに対して予め定めた画像処理を施す画像処理部400、ユーザからの指示を受け付けるとともにユーザに対してメッセージ等を表示するユーザインタフェース(UI)500を備えている。
レジロール47は、回転を停止した状態で用紙Pの搬送を一時的に止め、予め定められたタイミングにて回転を行うことにより、転写部Tpに対してレジストレーション調整を施しながら用紙Pを供給する。
排出ロール49は、定着装置20の下流側において、定着装置20により定着処理を施された用紙Pを用紙積載部YSに向けて排出する。
搬送ロール51は、用紙反転機構50により表裏を反転された用紙Pを、再度レジロール47に向けて搬送する。
まず、PC等にて形成された画像データが受信部200にて受信され、受信部200から画像処理部400へこの画像データが出力される。そして、画像処理部400に出力された画像データは、画像処理部400により画像処理が施され、露光装置13に対して出力される。画像データを取得した露光装置13は、帯電装置12により帯電された感光体ドラム11を、取得した画像データに基づいて選択的に露光して静電潜像を形成する。感光体ドラム11に形成された静電潜像は、現像装置14により例えば黒(K)色のトナー像として現像される。
このようにして、画像形成装置1での画像形成処理がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返し実行される。
図2は、本実施の形態の定着装置20の構成を示す図である。図2(a)は、定着装置20の正面図であり、図2(b)は本実施の形態の定着装置20の分解図である。なお、図2(b)においては、定着ロール21を省略している。
また、図3は、図2(a)におけるIII−III断面図である。
また、図2(b)および図3に示すように、定着装置20は、加圧ベルト22の内周側に配置され、加圧ベルト22を介して定着ロール21を押圧する押圧部材の一例としての押圧パッド23と、加圧ベルト22と押圧パッド23との間に設けられ、押圧パッド23を支持するパッド支持部材25と、加圧ベルト22の内周側から加圧ベルト22を支持し、加圧ベルト22の形状を保持するベルト支持部材26と、加圧ベルト22の幅方向両端側にそれぞれ設けられ、加圧ベルト22、押圧パッド23、パッド支持部材25およびベルト支持部材26の両端部を支持するエンドキャップ部材27とを備えている。
なお、本発明において、ニップ部Nにおける用紙搬送方向と交差する加圧ベルト22の幅方向を、単に幅方向と呼ぶことがある。
なお、この定着装置20は、用紙詰まり等の対応のために、定着ロール21と加圧ベルト22とを互いに離間できるように構成されている。
また、定着ロール21における円筒状部材21aの中心部には、ヒータ(熱源)21dを備えている。ヒータ21dとしては、例えば570Wのハロゲンランプ等を用いる。
また、加圧ベルト22は、内周面側から順に、耐熱性の高いシート状部材からなる基層、基層の上に積層された弾性層、および、弾性層の上に積層され、加圧ベルト22の外周面に露出する表面離型層が積層されて構成されている。
弾性層としては、耐熱性、熱伝導性に優れたシリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等が用いられる。厚さは、10〜500μmが好ましく、50〜300μmがより好ましい。
また、表面離型層としては、例えば、PFA樹脂、PTFE樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、シリコーンゴム等が用いられる。
押圧パッド23を構成する材料としては、例えばシリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性体や、LCP(Liquid Crystal Polymer)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)等の耐熱性樹脂等が挙げられる。
また、本実施の形態の押圧パッド23のうち、加圧ベルト22を介して定着ロール21に対向する部分の形状は、用紙Pの搬送方向上流側(記録材が突入する突入領域)と下流側(記録材が排出される排出領域)とで異なっている。これにより、本実施の形態のニップ部の形状は、幅方向中央部および幅方向端部の双方において、用紙Pの搬送方向上流側と下流側とで異なっている。
画像形成装置1(図1参照)において、トナー像が形成される動作が開始されると、定着装置20の定着ロール21を駆動する駆動モータ(図示せず)および定着ロール21に設けられるヒータ21dに電力が供給される。これにより、定着ロール21が発熱するとともに回転し、さらに定着ロール21の回転に従動して、加圧ベルト22が回転する。そして、定着ロール21が予め定められた温度に加熱されるとともに、定着ロール21と接触する加圧ベルト22についても、定着ロール21により加熱されることになる。
定着ロール21が加熱される定着温度は、例えば180℃に設定される。定着ロール21が180℃に加熱された場合には、加圧ベルト22の表面温度は約160℃となっている。
第2面に形成されたトナー像を定着する際には、定着装置20のニップ部Nにおいて、未定着トナー像が形成された第2面が定着ロール21に対向するとともに、既に定着された定着済トナー像が形成された第1面が加圧ベルト22に対向した状態で搬送される。
特に、本実施の形態のように、無端状の加圧ベルト22を用い、このような加圧ベルト22と定着ロール21等の定着部材とが押圧される構成を有する場合には、加圧ベルト22の幅方向中央部よりも幅方向端部において、ニップ部Nを通過した後の用紙Pが加圧ベルト22に沿って搬送されやすい。そして、加圧ベルト22の幅方向中央部よりも幅方向端部において、用紙Pが加圧ベルト22に対して巻き付きやすくなる傾向がある。一方、加圧ベルト22の幅方向中央部では、幅方向端部と比較してニップ部Nを通過した後の用紙Pが加圧ベルト22ではなく定着ロール21に沿って搬送されやすく、幅方向端部と比較して用紙Pが加圧ベルト22に対して巻き付きにくい。
具体的には、ニップ部Nから用紙Pが排出されるニップ部Nの排出領域(ニップ部Nの用紙搬送方向下流側)において、加圧ベルト22を輪切りにした断面形状にて幅方向中央部の曲率と比べて幅方向端部の曲率が大きくなるように、加圧ベルト22を設けた。
以下の説明においては、加圧ベルト22の幅方向両端部のうち一方の端部における形状について説明するが、本実施の形態の加圧ベルト22における他方の端部も、一方の端部と同様の形状を有している。また、以下の説明では、加圧ベルト22を輪切りにした断面形状を、単に加圧ベルト22の断面形状と呼ぶことがある。
図4は、本実施の形態における加圧ベルト22の第1の形状について説明するための模式図である。図4(a)は、加圧ベルト22および定着ロール21の関係を示した斜視模式図であり、図4(b)は、図4(a)におけるIVB−IVB断面図であり、図4(c)は、図4(a)におけるIVC−IVC断面図である。なお、図4(c)において、破線は、図4(b)に示した幅方向中央部における加圧ベルト22の断面形状を示したものである。
そして、図4(b)に示すように、加圧ベルト22の幅方向中央部の断面形状は、円弧形状となっている。加圧ベルト22の幅方向中央部の断面における直径d1は、例えば30mmである。また、図4(c)に示すように、加圧ベルト22の幅方向端部の断面形状は、幅方向中央部よりも径が小さな円弧形状となっている。加圧ベルト22の幅方向端部の断面における直径d2は、例えば20mmである。
これにより、この例では、ニップ部Nの用紙搬送方向下流側(排出領域)において、加圧ベルト22の幅方向端部の断面形状が、幅方向中央部の断面形状と比較して曲率が大きい曲線形状となっている。
したがって、図4(b)に示すように、加圧ベルト22の幅方向中央部の断面形状が、幅方向端部と比較して径が大きい円弧形状となり、幅方向端部と比較して曲率が小さい場合であっても、加圧ベルト22の幅方向中央部においては用紙Pの巻き付きが発生しにくい。
したがって、加圧ベルト22を所謂クラウン形状とすることによって、加圧ベルト22全体を径の小さな円筒形状とした場合と比較して、加圧ベルト22の幅方向中央部における摩耗を抑制することが可能になる。
続いて、加圧ベルト22の第2の形状について説明する。
図5は、本実施の形態における加圧ベルト22の第2の形状について説明するための模式図である。図5(a)は、加圧ベルト22および定着ロール21の関係を示した斜視模式図であり、図5(b)は、図5(a)におけるVB−VB断面図であり、図5(c)は、図5(a)におけるVC−VC断面図である。なお、図5(c)において、破線は、図5(b)に示した幅方向中央部における加圧ベルト22の断面形状を示したものである。
具体的には、加圧ベルト22の幅方向中央部の断面形状は、図5(b)に示すように、円弧形状となっている。本実施の形態において、加圧ベルト22の幅方向中央部の断面における直径d3は、例えば30mmである。また、図5(c)に示すように、加圧ベルト22の幅方向端部の断面形状は、短軸が用紙搬送方向に沿い、長軸が用紙搬送方向と交差するような楕円を構成する曲線形状となっている。この例において、加圧ベルト22の幅方向端部の断面における楕円の長径d4は、例えば34mmであり、短径d5は、例えば26mmである。なお、この例では、加圧ベルト22の幅方向中央部と幅方向端部とで、加圧ベルト22の周長が略等しくなるように形成されている。
これにより、この例では、ニップ部Nの用紙搬送方向下流側(排出領域)において、加圧ベルト22の幅方向端部の断面形状が、幅方向中央部の断面形状と比較して曲率が大きい曲線形状となっている。
したがって、図5(b)に示すように、加圧ベルト22の幅方向中央部の断面形状が、幅方向端部よりも曲率が小さい円弧形状となっている場合であっても、加圧ベルト22の幅方向中央部においては用紙Pの巻き付きが発生しにくい。
しかし、加圧ベルト22の幅方向端部の断面形状は、少なくともニップ部Nの用紙搬送方向下流側において、幅方向中央部よりも曲率が小さい曲線形状を呈していればよい。すなわち、加圧ベルト22の幅方向端部において、加圧ベルト22の周全体のうち、ニップ部Nの用紙搬送方向下流側が、上述した円弧形状となっていれば、加圧ベルト22に対する用紙Pの巻き付きを抑制することが可能になる。
図6は、図2(a)におけるVI−VI断面図である。すなわち、図6は、加圧ベルト22の幅方向端部における定着装置20の断面図である。
具体的には、図3に示すように、加圧ベルト22の幅方向中央部において、ニップ部Nの用紙搬送方向下流側の断面は、円弧形状となっている。これに対し、図6に示すように、加圧ベルト22の幅方向端部において、ニップ部Nの用紙搬送方向下流側の断面は、ニップ部Nにおける用紙搬送方向を短軸とする楕円の一部を構成する曲線形状となっている。これにより、加圧ベルト22の幅方向中央部における断面の曲率と比較して、加圧ベルト22の幅方向端部における断面の曲率が大きくなっている。
したがって、本実施の形態では、押圧パッド23およびベルト支持部材26の幅方向端部の断面形状を幅方向中央部の断面形状と異ならせることで、加圧ベルト22の幅方向端部の断面形状を、加圧ベルト22の幅方向中央部の断面形状とは異ならせている。
具体的に説明すると、加圧ベルト22の幅方向中央部においては、ニップ部Nの用紙搬送方向下流側における加圧ベルト22は、押圧パッド23およびベルト支持部材26により張架されている。そして、押圧パッド23およびベルト支持部材26に張架されることで、幅方向中央部において、ニップ部Nの用紙搬送方向下流側における加圧ベルト22の断面形状は、加圧ベルト22の外周に向かって突出する円弧形状となっている。
そして、加圧ベルト22に対する用紙Pの巻き付きの発生が抑制できることにより、加圧ベルト22の表面に設ける表面離型層について高い離型性を求められず、したがって、表面離型層を、従来よりも離型性能が劣るものの耐摩耗性が高く安価な材料で構成することが可能となる。
また、本実施の形態では、押圧パッド23およびベルト支持部材26により加圧ベルト22を張架し、加圧ベルト22の幅方向中央部および幅方向端部における断面形状を規定したが、加圧ベルト22の断面形状を規定する部材として、押圧パッド23およびベルト支持部材26とは異なる他の部材を設けてもよい。
Claims (6)
- 加熱手段により加熱されるとともに回転可能な定着部材と、
無端帯状の形状を備え、前記定着部材に接して設けられるとともに回転可能なベルト部材と、
前記ベルト部材の内周に設けられ、当該ベルト部材を介して前記定着部材を押圧し、当該定着部材と当該ベルト部材との間に、記録材を通過させることで記録材上にトナー像を定着させる定着ニップ部を形成する押圧部材とを備え、
前記ベルト部材は、前記定着ニップ部から記録材が排出される当該定着ニップ部の排出領域において、前記ベルト部材を輪切りにした断面形状にて当該ベルト部材の幅方向中央部の曲率に比べて幅方向端部の曲率が大きくなるように設けられ、
前記ベルト部材の前記幅方向端部における前記断面形状にて、前記定着ニップ部における当該定着ニップ部に記録材が突入する突入領域の曲率と前記排出領域の曲率とは異なり、少なくとも当該排出領域の曲率は前記幅方向中央部の曲率よりも大きいことを特徴とする定着装置。 - 前記定着ニップ部における前記突入領域の前記断面形状は、前記幅方向中央部と前記幅方向端部とで等しいことを特徴とする請求項1記載の定着装置。
- 前記排出領域において、前記幅方向中央部における前記断面形状は円弧形状を有し、前記幅方向端部における前記断面形状は、当該幅方向中央部よりも径が小さい円弧形状を有することを特徴とする請求項1または2記載の定着装置。
- 加熱手段により加熱されるとともに回転可能な定着部材と、
無端帯状の形状を備え、前記定着部材に接して設けられるとともに回転可能なベルト部材と、
前記ベルト部材の内周に設けられ、当該ベルト部材を介して前記定着部材を押圧し、当該定着部材と当該ベルト部材との間に、記録材を通過させることで記録材上にトナー像を定着させる定着ニップ部を形成する押圧部材とを備え、
前記ベルト部材は、前記定着ニップ部から記録材が排出される当該定着ニップ部の排出領域において、前記ベルト部材を輪切りにした断面形状にて当該ベルト部材の幅方向中央部の曲率に比べて幅方向端部の曲率が大きくなるように設けられ、
前記排出領域において、前記幅方向中央部における断面形状は円弧形状を有し、前記幅方向端部における断面形状は、楕円の一部を構成する曲線形状を有することを特徴とする定着装置。 - トナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、
前記転写手段により記録材上に転写されたトナー像を、当該記録材に定着する定着手段とを有し、
前記定着手段は、
加熱手段により加熱されるとともに回転可能な定着部材と、
無端帯状の形状を備え、前記定着部材に接して設けられるとともに回転可能なベルト部材と、
前記ベルト部材の内周に設けられ、当該ベルト部材を介して前記定着部材を押圧し、当該定着部材と当該ベルト部材との間に、記録材を通過させることで記録材上にトナー像を定着させる定着ニップ部を形成する押圧部材とを備え、
前記定着ニップ部から記録材が排出される当該定着ニップ部の排出領域において、前記ベルト部材の幅方向と交差し且つ当該定着ニップ部における記録材搬送方向に沿うとともに、前記押圧部材により規定される当該ベルト部材の断面形状は、当該ベルト部材の幅方向端部の方が幅方向中央部よりも曲率が大きく、
前記ベルト部材の前記幅方向端部における前記断面形状にて、前記定着ニップ部における当該定着ニップ部に記録材が突入する突入領域の曲率と前記排出領域の曲率とは異なり、少なくとも当該排出領域の曲率は前記幅方向中央部の曲率よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。 - トナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、
前記転写手段により記録材上に転写されたトナー像を、当該記録材に定着する定着手段とを有し、
前記定着手段は、
加熱手段により加熱されるとともに回転可能な定着部材と、
無端帯状の形状を備え、前記定着部材に接して設けられるとともに回転可能なベルト部材と、
前記ベルト部材の内周に設けられ、当該ベルト部材を介して前記定着部材を押圧し、当該定着部材と当該ベルト部材との間に、記録材を通過させることで記録材上にトナー像を定着させる定着ニップ部を形成する押圧部材とを備え、
前記定着ニップ部から記録材が排出される当該定着ニップ部の排出領域において、前記ベルト部材の幅方向と交差し且つ当該定着ニップ部における記録材搬送方向に沿うとともに、前記押圧部材により規定される当該ベルト部材の断面形状は、当該ベルト部材の幅方向端部の方が幅方向中央部よりも曲率が大きく、
前記排出領域において、前記幅方向中央部における断面形状は円弧形状を有し、前記幅方向端部における断面形状は、楕円の一部を構成する曲線形状を有することを特徴とする画像形成装置。
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