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技術 定着装置および画像形成装置

出願人 株式会社リコー
発明者 下川俊彦服部良雄山口嘉紀本多春之民部隆一石ヶ谷康功齋藤一哉
出願日 2014年3月4日 (6年4ヶ月経過) 出願番号 2014-041686
公開日 2015年9月24日 (4年9ヶ月経過) 公開番号 2015-166828
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における定着
主要キーワード 加熱回転 無端状部材 レイアウトスペース 加圧モード 熱待機 記録媒体搬送領域 過昇温状態 fθレンズ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (15)

課題

定着部材搬送力を確保し、スリップの発生を抑制するとともに、ウォームアップ時間の短縮と省エネルギー性の向上を実現可能な定着装置を提供する。

解決手段

可撓性を有する無端状の定着部材1と、定着部材1を押圧する加圧部材3と、定着部材の内周側に定着部材を介して加圧部材と圧接可能に配置され、記録媒体が搬送されるニップ部Nを形成するニップ形成部材6と、を備え、加圧部材3は、ニップ部Nにおいて記録媒体が通過する通紙領域3aと、記録媒体が通過しない非通紙領域3bとを有し、ニップ形成部材6は、加圧部材3の通紙領域に対向する領域6aと非通紙領域に対向する領域6bとで異なる形状を有し、非通紙領域に対向する領域6bの形状は、加圧部材3による加圧解除された状態においても圧接し、定着部材1を加圧部材3に従動回転可能とする形状であるとともに、通紙領域3aよりも大きいニップ幅を形成する形状とする。

概要

背景

近年、プリンタ複写機ファクシミリなどの画像形成装置に対し、省エネルギー化高速化についての市場要求が強くなってきている。
画像形成装置では、電子写真記録静電記録磁気記録等の画像形成プロセスにより、画像転写方式もしくは直接方式により未定着トナー画像記録媒体記録材シート印刷紙、感光紙静電記録紙など)に形成される。
未定着トナー画像を記録媒体上に定着させるための定着装置としては、熱ローラ方式フィルム加熱方式電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている。

ベルト方式の定着装置(例えば、特許文献1参照)では、電源投入時など、常温状態から印刷可能な所定の温度(リロード温度)までに要する時間(ウォームアップ時間)や、印刷要求を受けた後、印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでの時間(ファーストプリント時間)のさらなる短縮化が望まれている。
また、画像形成装置の高速化に伴って単位時間あたりの通紙枚数が増え、必要熱量の増大により、特に連続印刷のはじめに熱量の不足(所謂、温度落ち込み)が生じることが問題となっている。

一方、セラミックヒータを用いたサーフ定着フィルム定着)方式の定着装置(例えば、特許文献2参照)では、ベルト方式の定着装置に比べ、低熱容量化や小型化が可能となっている。しかしながら、ニップ部のみを局所加熱しているため、その他の部分は加熱されておらず、記録媒体のニップ部入口は最も冷えた状態にあり、定着不良が発生しやすいという問題がある。特に、高速化を実現した装置においては、ベルトの回転が速く、ニップ部以外でのベルトの放熱が多くなるため、より定着不良が発生しやすくなるという問題がある。

これらの問題に対し、定着部材として無端ベルトを用い、該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し、かつ高速回転時の熱量不足を解消し、高生産の画像形成装置に搭載されても良好な定着性を得ることを目的とした定着装置が提案されている(特許文献3参照)。

特許文献3に記載された定着装置の概略構成を図1に示す。
図1に示すように、無端ベルト21の内部にパイプ状の金属熱伝導体22aを、無端ベルト21の移動をガイドすることが可能に固定し、金属熱伝導体22a内の熱源22により金属熱伝導体22aを介して無端ベルト21を加熱する構成となっている。さらに、無端ベルト21を介して金属熱伝導体22aに接してニップ部Nを形成する加圧ローラ23を備えている。加圧ローラ23は、芯金25と弾性層24を備えている。無端ベルト21は加圧ローラ23の回転に連れ回るようにして周方向に移動する。
しかしながら、省エネルギー性とファーストプリントタイムをより向上させるためには、熱効率を更に向上させる必要がある。

そこで、図1に示したような無端ベルト21を、金属熱伝導体22aを介して間接的に加熱する構成から、金属熱伝導体を介さずに直接加熱する構成が提案されている(例えば、特許文献4及び特許文献5参照)。
特許文献4及び特許文献5に記載された定着装置の構成によれば、伝熱効率を大幅に向上させることにより消費電力を低減することが可能となり、加熱待機時からのファーストプリントタイムを更に短縮することが可能となる。また、金属熱伝導体を設けないことによるコストダウンも実現可能となる。

概要

定着部材の搬送力を確保し、スリップの発生を抑制するとともに、ウォームアップ時間の短縮と省エネルギー性の向上を実現可能な定着装置を提供する。可撓性を有する無端状の定着部材1と、定着部材1を押圧する加圧部材3と、定着部材の内周側に定着部材を介して加圧部材と圧接可能に配置され、記録媒体が搬送されるニップ部Nを形成するニップ形成部材6と、を備え、加圧部材3は、ニップ部Nにおいて記録媒体が通過する通紙領域3aと、記録媒体が通過しない非通紙領域3bとを有し、ニップ形成部材6は、加圧部材3の通紙領域に対向する領域6aと非通紙領域に対向する領域6bとで異なる形状を有し、非通紙領域に対向する領域6bの形状は、加圧部材3による加圧解除された状態においても圧接し、定着部材1を加圧部材3に従動回転可能とする形状であるとともに、通紙領域3aよりも大きいニップ幅を形成する形状とする。

目的

ベルト方式の定着装置(例えば、特許文献1参照)では、電源投入時など、常温状態から印刷可能な所定の温度(リロード温度)までに要する時間(ウォームアップ時間)や、印刷要求を受けた後、印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでの時間(ファーストプリント時間)のさらなる短縮化が望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

可撓性を有する無端状の定着部材と、前記定着部材を押圧する加圧部材と、前記定着部材の内周側に前記定着部材を介して前記加圧部材と圧接可能に配置され、記録媒体が搬送されるニップ部を形成するニップ形成部材と、を備え、前記加圧部材は、前記ニップ部において前記記録媒体が通過する通紙領域と、前記記録媒体が通過しない非通紙領域とを有し、前記ニップ形成部材は、前記加圧部材の前記通紙領域に対向する領域と前記非通紙領域に対向する領域とで異なる形状を有し、前記非通紙領域に対向する領域の形状は、前記加圧部材による加圧解除された状態においても圧接し、前記定着部材を前記加圧部材に従動回転可能とする形状であるとともに、前記通紙領域よりも大きいニップ幅を形成する形状であることを特徴とする定着装置

請求項2

前記ニップ形成部材は、前記加圧部材の前記非通紙領域に対向する領域の軸方向の断面形状が、前記加圧部材に向かって凸状の形状であることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。

請求項3

前記ニップ形成部材は、前記加圧部材の前記通紙領域に対向する領域と前記非通紙領域に対向する領域とで異なる部材から形成されてなり、前記ニップ形成部材を支持する支持部材と、一端が前記支持部材、他端が前記非通紙領域に対向する領域の前記ニップ形成部材に固定され、前記加圧部材の方向に付勢可能なニップ形成部材付勢手段と、をさらに備え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4

前記加圧部材は、前記通紙領域と前記非通紙領域とで異なる軸上硬度を有し、前記非通紙領域の軸上硬度が前記通紙領域の軸上硬度よりも小さいことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の定着装置。

請求項5

前記加圧部材は、前記通紙領域と前記非通紙領域とで異なる摩擦係数を有し、前記非通紙領域の摩擦係数が前記通紙領域の摩擦係数よりも大きいことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の定着装置。

請求項6

請求項1から5のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置

技術分野

0001

本発明は、定着装置、及び該定着装置を備えた画像形成装置に関する。

背景技術

0002

近年、プリンタ複写機ファクシミリなどの画像形成装置に対し、省エネルギー化高速化についての市場要求が強くなってきている。
画像形成装置では、電子写真記録静電記録磁気記録等の画像形成プロセスにより、画像転写方式もしくは直接方式により未定着トナー画像記録媒体記録材シート印刷紙、感光紙静電記録紙など)に形成される。
未定着トナー画像を記録媒体上に定着させるための定着装置としては、熱ローラ方式フィルム加熱方式電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている。

0003

ベルト方式の定着装置(例えば、特許文献1参照)では、電源投入時など、常温状態から印刷可能な所定の温度(リロード温度)までに要する時間(ウォームアップ時間)や、印刷要求を受けた後、印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでの時間(ファーストプリント時間)のさらなる短縮化が望まれている。
また、画像形成装置の高速化に伴って単位時間あたりの通紙枚数が増え、必要熱量の増大により、特に連続印刷のはじめに熱量の不足(所謂、温度落ち込み)が生じることが問題となっている。

0004

一方、セラミックヒータを用いたサーフ定着フィルム定着)方式の定着装置(例えば、特許文献2参照)では、ベルト方式の定着装置に比べ、低熱容量化や小型化が可能となっている。しかしながら、ニップ部のみを局所加熱しているため、その他の部分は加熱されておらず、記録媒体のニップ部入口は最も冷えた状態にあり、定着不良が発生しやすいという問題がある。特に、高速化を実現した装置においては、ベルトの回転が速く、ニップ部以外でのベルトの放熱が多くなるため、より定着不良が発生しやすくなるという問題がある。

0005

これらの問題に対し、定着部材として無端ベルトを用い、該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し、かつ高速回転時の熱量不足を解消し、高生産の画像形成装置に搭載されても良好な定着性を得ることを目的とした定着装置が提案されている(特許文献3参照)。

0006

特許文献3に記載された定着装置の概略構成図1に示す。
図1に示すように、無端ベルト21の内部にパイプ状の金属熱伝導体22aを、無端ベルト21の移動をガイドすることが可能に固定し、金属熱伝導体22a内の熱源22により金属熱伝導体22aを介して無端ベルト21を加熱する構成となっている。さらに、無端ベルト21を介して金属熱伝導体22aに接してニップ部Nを形成する加圧ローラ23を備えている。加圧ローラ23は、芯金25と弾性層24を備えている。無端ベルト21は加圧ローラ23の回転に連れ回るようにして周方向に移動する。
しかしながら、省エネルギー性とファーストプリントタイムをより向上させるためには、熱効率を更に向上させる必要がある。

0007

そこで、図1に示したような無端ベルト21を、金属熱伝導体22aを介して間接的に加熱する構成から、金属熱伝導体を介さずに直接加熱する構成が提案されている(例えば、特許文献4及び特許文献5参照)。
特許文献4及び特許文献5に記載された定着装置の構成によれば、伝熱効率を大幅に向上させることにより消費電力を低減することが可能となり、加熱待機時からのファーストプリントタイムを更に短縮することが可能となる。また、金属熱伝導体を設けないことによるコストダウンも実現可能となる。

発明が解決しようとする課題

0008

特許文献4及び特許文献5に記載されたような無端ベルトを直接加熱する構成の定着装置では、定着ベルト側にギヤ等を取り付けて駆動させることは駆動機構が複雑になってしまうため難しく、また記録媒体の分離性を向上させる必要があるため、駆動源を加圧ローラとし、定着ベルトを加圧ローラに連れ回り走行させる構成となっており、走行の軌跡は真円ではない。

0009

この構成において、定着ベルトを加熱回転させるには、記録媒体の通紙時と非通紙時とを問わず加圧し、幅方向全域で通紙時と同等のニップ部を形成した上で定着ベルトの搬送力を確保し、スリップの発生を抑制する必要がある。そのため、ウォームアップ時や非通紙時に、ニップ幅が広いことが起因して加圧ローラに必要以上の熱量が伝わることになり、ウォームアップ時間の短縮に限界が生じるとともに、不要な電力投入を招く原因となる。

0010

そこで、本発明は上記課題を鑑み、定着部材の搬送力を確保し、スリップの発生を抑制するとともに、ウォームアップ時間の短縮と省エネルギー性の向上を実現可能な定着装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0011

上記課題を解決するために、本発明に係る定着装置は、可撓性を有する無端状の定着部材と、前記定着部材を押圧する加圧部材と、前記定着部材の内周側に前記定着部材を介して前記加圧部材と圧接可能に配置され、記録媒体が搬送されるニップ部を形成するニップ形成部材と、を備え、前記加圧部材は、前記ニップ部において前記記録媒体が通過する通紙領域と、前記記録媒体が通過しない非通紙領域とを有し、前記ニップ形成部材は、前記加圧部材の前記通紙領域に対向する領域と前記非通紙領域に対向する領域とで異なる形状を有し、前記非通紙領域に対向する領域の形状は、前記加圧部材による加圧が解除された状態においても圧接し、前記定着部材を前記加圧部材に従動回転可能とする形状であるとともに、前記通紙領域よりも大きいニップ幅を形成する形状であることを特徴とする定着装置である。

発明の効果

0012

本発明の定着装置によれば、定着部材の搬送力を確保し、スリップの発生を抑制するとともに、ウォームアップ時間の短縮と省エネルギー性の向上を実現可能な定着装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0013

従来の定着装置の構成の一例を示す説明図である。
本実施形態に係る定着装置の構成の一例を示す概略図である。
本実施形態に係る定着装置の構成の一例を示す概略図である。
本実施形態に係る定着装置の構成の一例を示す概略図である。
本実施形態に係る定着装置において遮光部材の動作位置を示す説明図であって、(A)はA3サイズの用紙を通紙する場合、(B)はハガキサイズの用紙を通紙する場合を示す。
遮光部材の一例を示す展開図である。
本実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す模式図である。
本実施形態に係る定着装置を幅方向から見た構成の例を示す模式図である。
本実施形態に係る定着装置の加圧モードにおける通紙領域の断面模式図である。
本実施形態に係る定着装置の除圧モードにおける通紙領域の断面模式図である。
本実施形態に係る定着装置の加圧モードにおける非通紙領域の断面模式図である。
本実施形態に係る定着装置の除圧モードにおける非通紙領域の断面模式図である。
本実施形態に係る定着装置の加圧モードにおける非通紙領域の断面模式図である。
本実施形態に係る定着装置の除圧モードにおける非通紙領域の断面模式図である。

実施例

0014

以下、本発明に係る定着装置及び該定着装置を備える画像装置について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施例の実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

0015

<定着装置>
本実施形態の定着装置の構成について、図2及び図8を参照して説明する。図2は定着装置を軸方向から見た図であり、図8は幅方向から見た図である。
本実施形態に係る定着装置10は、可撓性を有する無端状の定着部材(以下、「定着ベルト」ともいう)1と、定着部材1を押圧する加圧部材(以下、「加圧ローラ」ともいう)3と、定着部材1の内周側に定着部材1を介して加圧部材3と圧接可能に配置され、記録媒体が搬送されるニップ部Nを形成するニップ形成部材6と、を備える。
加圧部材3は、ニップ部Nにおいて記録媒体が通過する通紙領域3aと、記録媒体が通過しない非通紙領域3bとを有する。
ニップ形成部材6は、加圧部材3の通紙領域3aに対向する領域6aと非通紙領域3bに対向する領域6bとで異なる形状を有し、非通紙領域3bに対向する領域6bの形状は、加圧部材3による加圧が解除された状態においても圧接し、定着部材1を加圧部材3に従動回転可能とする形状であるとともに、通紙領域3aよりも大きいニップ幅を形成する形状である。
ここで「通紙領域」とは、当該定着装置で用いられる記録媒体のうち、幅方向が最大の記録媒体(最大用紙幅を有する記録媒体)が通過する領域を意味する。

0016

図2に示すように、定着ベルト1は、加熱手段(以下、「熱源」ともいう)2により定着ベルト1が内周側から輻射熱で直接加熱される。
ニップ形成部材6は、定着ベルト1の内面と直接、または図示しない摺動シート等を介して間接的に摺動する。

0017

図2に示す例では、ニップ部Nの幅方向における通紙領域内の形状が平坦状となっているが、当該領域の形状としては凹形状やその他の形状であっても良い。ニップ部Nの幅方向における通紙領域内の形状を凹形状とする方が、記録紙の先端の排出方向が加圧ローラ3寄りになるため、分離性が向上し、ジャムの発生を抑制することができる。

0018

定着ベルト1は可撓性を有する無端状部材であり、基材としては例えば、ニッケルやSUSなどの金属ベルトポリイミドなどの樹脂材料を用いた無端ベルトまたはフィルム等が挙げられる。
定着ベルト1の基材の表面には、PFAまたはPTFE層などの離型層が形成され、トナーが付着しないように離型性が付与されている。

0019

定着ベルト1の基材と離型層との間にはシリコーンゴム等からなる弾性層を設けることが好ましい。弾性層(シリコーンゴム層)を設けない場合、定着ベルト1の熱容量が小さくなり、定着性は向上するが、未定着画像を押し潰して定着させるときに定着ベルト1の表面の微小凹凸が画像に転写され、画像のベタ部にユズ肌状の光沢ムラ(ユズ肌画像)が残るという不具合が生じる。
ユズ肌画像の発生を抑制するためには、一定の厚みの弾性層(シリコーンゴム層)を設ける必要があり、厚みとしては、例えば100μm以上であることが好ましい。弾性層(シリコーンゴム層)の変形により微小な凹凸が吸収され、ユズ肌画像が改善する。

0020

定着ベルト1の内部には、加圧ローラ3により圧力を受けるニップ形成部材6の撓みを防止し、軸方向で均一なニップ幅を得られるように、ニップ形成部材6を支持するための支持部材(以下、「ステー」ともいう)7が設けられている。
支持部材7は両端部で保持部材(以下、「フランジ」ともいう)、もしくは側板12等に保持固定され、位置決めされている。なお、図8においては、フランジ8は簡略化のため図示を省略している。また、図8加圧状態を図示している。そのため、図示しない除圧(減圧)状態では、ニップ形成部材6の加圧部材3側の形状が領域6aと領域6bとで異なる形状となる。

0021

熱源2と支持部材7との間には、反射部材9が設けられている。反射部材9を設けることで、熱源2からの輻射熱などにより支持部材7が加熱されてしまうことによる無駄なエネルギー消費を抑制することができる。なお、支持部材7の表面に断熱処理または鏡面処理を行うことにより、反射部材9を設けるのと同様の効果を得ることができる。

0022

図2において、熱源2がハロゲンヒータである例を示しているが、熱源はこれに限定されず、例えば、IH、抵抗発熱体カーボンヒータ等であっても良い。

0023

加圧ローラ3は、芯金5に弾性ゴム層4が設けられ、離型性を得るために表面に図示しない離型層(例えば、PFA層、PTFE層等)が設けられている。
加圧ローラ3は、例えば、本実施形態の定着装置10を備える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て回転する。

0024

加圧ローラ3は、定着ベルト1を加圧して幅方向全域にニップを形成する加圧モード時において、スプリングなどの付勢手段により定着ベルト1側に押し付けられる。押しつけられた加圧ローラの弾性ゴム層4が押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅のニップが形成される。
加圧ローラ3は中空ローラ部材であってもよい。また、加圧ローラ3の内部に熱源2が備えられていてもよい。
弾性ゴム層4の材質としては、例えば、ソリッドゴムが挙げられる。また、加圧ローラ3に熱源2が備えられていない場合は、スポンジゴムを用いることができる。スポンジゴムは断熱性が高く、定着ベルト1の熱が奪われにくくなるため、より好ましい。

0025

加圧部材3は、通紙領域3aと非通紙領域3bとで異なる摩擦係数を有し、非通紙領域3bの摩擦係数が通紙領域3aの摩擦係数よりも大きいことが好ましい。
定着ベルト1を搬送する力を向上させるため、加圧ローラ3の非通紙領域3bには、グリップ部を設けることができる。グリップ部3bとしては、通紙領域3aの離型層よりも摩擦係数が大きな表面を有するものであれば特に限定されず、例えば、弾性ゴム層4を剥き出しにすることで形成された部位や、コーティングにより形成された部位や、着脱可能な部材を装着した部位などであってもよい。

0026

また、加圧部材3は、通紙領域3aと非通紙領域3bとで異なる軸上硬度を有し、非通紙領域3bの軸上硬度が通紙領域3aの軸上硬度よりも小さいことが好ましい。
本実施形態の定着装置10では、ニップ形成部材6は、加圧部材3の通紙領域3aに対向する領域6aと非通紙領域3bに対向する領域6bとで異なる形状を有し、具体的には、加圧部材3の通紙領域3aに対向する領域6aの軸方向の断面形状が、加圧部材3に向かって凸状の形状であることが好ましい(詳細は後述する)。この場合において、加圧モード時に、通紙領域3aにおけるニップを確保するために、非通紙領域3bにおいて加圧部材3をより押しつぶす必要があり、非通紙領域3bの軸上硬度が通紙領域3aよりも小さいことが好ましい。
なお、ニップ形成部材6は、軸方向の非通紙領域3bに対する領域6bにおいて、少なくとも一部が凸状であってもよい。また、例えば、図11において通紙領域3aに対向する領域6aでの断面形状と異なる断面部分、つまり凸状部のみを弾性部材で構成することでもよい。

0027

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で定着ベルト1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以外では両端部でフランジ(及びベルト保持部材8a)にガイドされて走行する。

0028

図3及び図4に、他の実施形態の定着装置の構成を示す。
図3に示す定着装置10は、熱源2としてハロゲンヒータを3本備えている。3本のハロゲンヒータそれぞれの発光箇所が異なるため、記録媒体のサイズに応じて点灯させるヒータを選択し、対応する範囲の定着ベルト1の加熱を行うことで生産性を向上させることができる。

0029

図4に示す定着装置10は、遮光部材11を備えている。
遮光部材11は、図6に模式的に示すように、記録媒体のサイズ(紙幅)に応じた遮光面積が設けられた段付きの形状を有する。
遮光部材11の動作位置の例を図5に示す。図5では、上段に斜視図を、下段に断面模式図をそれぞれ示している。フランジ8(及びベルト保持部材8a)は、図示しない側板12に取り付けられている。
図5(A)はA3サイズの記録媒体が通紙される場合の例であり、図5(B)はハガキサイズの記録媒体が通紙される場合の例である。遮光部材11は、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。

0030

遮光部材11を用いて遮光を行うことにより、紙幅の狭い記録媒体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、過昇温領域キャンセルするために生産性を落とすような制御も不要となる。
また、遮光部材11を設けることにより、熱源2を構成するハロゲンヒータの本数を低減させることができ、例えば、図3に示す3本のハロゲンヒータから2本のハロゲンヒータとすることができる。

0031

図9及び図10に、本実施形態の定着装置の通紙領域の断面模式図を示す。図9は加圧モード(定着ベルト1を加圧して幅方向全域にニップを形成する状態)における断面図、図10は除圧モード(加圧ローラ3とニップ形成部材6とを一定距離だけ離した状態)における断面図を示している。
本実施形態の定着装置では、ニップ形成部材6が、通紙領域に対向する領域6aと非通紙領域に対向する領域6bとで異なる形状を有するため、非通紙領域におけるニップ部の断面は図9図10とは異なる状態となる。
一方、従来の定着装置におけるニップ部の断面は、幅方向全域で図9図10に示すのと同様の状態となる。

0032

図1に示すような従来の端無ベルト直接加熱方式の定着装置では、駆動源を加圧ローラ23として定着ベルト21は連れ回り回転となるため、定着ベルト21の全周を均一に加熱したい場合は、加圧してニップを確保した上で加熱回転させなければならなかった。幅方向全域でニップを確保することは、必然的に定着ベルト21から必要以上に加圧ローラ23に熱が流れることとなる。
定着を行わず、主に定着ベルト21を均一に温める程度の加熱を行う場合、連れ回り回転が可能な程度にニップ幅を狭くすることにより、ウォームアップに要する時間や、投入電力を抑えることができる。

0033

しかしながら、従来の定着装置では、図10に示すような除圧モード時にニップ幅を狭くした状態で加熱回転させることは不可能であった。すなわち、ニップ形成部材6と定着ベルト1とは一部接触した状態であり、定着ベルト1と加圧ローラ3も接触はしているものの、回転に関する力が下記の関係となるからである。
(加圧ローラの搬送力)<(定着ベルトを回転させるための力)

0034

このように、除圧モードにおいてもある程度の加圧状態を保つ必要があるため、ニップ幅を狭くすることが困難であった。
これに対し、本実施形態の定着装置は、除圧モードにおいても定着ベルト1を連れ回り回転させることが可能である。

0035

図11及び図12に、本実施形態の定着装置の非通紙領域の断面模式図を示す。図11は加圧モードにおける断面図、図12は除圧モードにおける断面図をそれぞれ示している。
図9及び図10に示した通紙領域におけるニップの状態と異なり、ニップ形成部材6の加圧ローラ3の非通紙領域3bに対向する領域6bの軸方向の断面形状が、加圧ローラ3に向かって凸状の形状である。

0036

また、ニップ形成部材6は、非通紙領域3bに対向する領域6bの頂部が、通紙領域3aに対向する領域6aの頂部より加圧ローラ3側に突き出ている。この突き出ている量は、除圧モードで加圧ローラ3が通紙領域3aにおいてニップ形成部材6から逃げる量よりも大きくなっており、図12に示すように、除圧モードでも、ニップ形成部材6と加圧ローラ3とが定着ベルト1を介して常に圧接した状態を保っている。

0037

このように、ニップ形成部材の形状として、通紙領域3aに対向する領域6aが突き出ているため、幅方向の全域で加圧ローラ3の軸上硬度が同じであると、加圧モードにおいて通紙領域3aにおけるニップが確保できなくなる懸念がある。このため、加圧ローラ3の非通紙領域3bの軸上硬度を通紙領域3aの軸上硬度よりも小さくすることが好ましい。

0038

図13及び図14に、他の実施形態の定着装置の非通紙領域断面模式図を示す。図13は加圧モードにおける断面図、図14は除圧モードにおける断面図をそれぞれ示している。
本実施形態の定着装置は、ニップ形成部材6が、通紙領域3aに対向する領域6aと非通紙領域3bに対向する領域6bとで異なる部材から形成されてなり、ニップ形成部材6を支持する支持部材7と、一端が支持部材7、他端が非通紙領域に対向する領域6aのニップ形成部材に固定され、加圧ローラ3の方向に付勢可能なニップ形成部材付勢手段17と、をさらに備える。

0039

このような構成において、例えば、非通紙領域3bに対向する領域6bのニップ形成部材の頂部が、通紙領域3aに対向する領域6aのニップ形成部材頂部と加圧モード時に揃うようなばね定数とすることにより、またレイアウトスペースを確保することにより、通紙領域3aにおけるニップを確保することができる。

0040

上述のように本発明の定着装置では、ニップ形成部材6が、通紙領域3aに対向する領域6aと、その両側の非通紙領域3bに対向する領域6bとで形状が異なり、記録媒体の搬送時、定着を行う必要のない状態(例えば、待機時、ウォームアップ時、紙間の回転時など)において、除圧モードとした場合であっても、非通紙領域6aのニップ形成部材は定着ベルト1を介して加圧ローラ3に常時圧接される。除圧されている分、定着ベルト1を回転させるために必要な搬送力は小さくなり、非通紙領域3bに形成されるニップだけで十分な搬送力が得られる。
さらに、通紙領域3aのニップ幅は非通紙領域3bのニップ幅よりも小さくなるため、加圧ローラ3に伝わる熱量を低減させることができ、ウォームアップ時間短縮や省エネ性能を向上させることが可能となる。
非通紙領域3bでは、通紙時に加圧して幅方向全域に定着に必要なニップ幅を確保する状態(加圧モード)においても、従来の定着装置の構成で得られるよりも高い面圧となり、定着ベルト1のスリップによる画像不良や搬送ジャムの発生を抑制することができる。

0041

また、ニップ形成部材6は、非通紙領域3bに対向する領域6bの軸方向の断面形状が、加圧ローラ3に向かって凸状の形状であるため、除圧モードにおいて、通紙領域3aのニップ幅は非通紙領域3bのニップ形成部材形状よりも狭くなる。定着ベルト1を回転させるための力を十分小さくした上で、非通紙領域3bで加圧ローラ3の搬送力を確保するため、定着ベルト1を連れ回り回転させることが可能となる。これにより、ウォームアップ時間の更なる短縮や、余剰な電力投入の抑制を実現につながる。

0042

<画像形成装置>
本実施形態の画像形成装置の構成の一例を図7に示す。
図7に示した画像形成装置100は、本実施形態の定着装置10を備え、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。なお、画像形成装置100としては、図7に示すタンデム方式に限定されず、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。

0043

図7において画像形成装置100は、イエローシアンマゼンタブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な像担持体としての感光体ドラム41Y、41C、41M、41Bkを並設したタンデム構造が採用されている。

0044

図7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)31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P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。

0045

各感光体ドラムの周囲には、感光体ドラムの回転に従い画像形成処理するための装置が配置されており、いま、ブラック画像形成を行う感光体ドラム41Bkを対象として説明すると、感光体ドラム41Bkの回転方向に沿って画像形成処理を行う帯電装置42Bk,現像装置40Bk、1次転写ローラ32Bkおよびクリーニング装置43Bkが配置されている。帯電後に行われる書き込みは、光書込装置80が用いられる。

0046

転写ベルト31に対する重畳転写は、転写ベルト31がA1方向に移動する過程において、各感光体ドラム41Y、41C、41M、41Bkに形成された可視像が、転写ベルト31の同じ位置に重ねて転写されるよう、転写ベルト31を挟んで各感光体ドラム41Y、41C、41M、41Bkに対向して配設された1次転写ローラ32Y、32C、32M、32Bkによる電圧印加によって、A1方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。

0047

各感光体ドラム感光体ドラム41Y、41C、41M、41Bkは、A1方向の上流側からこの順で並んでいる。各感光体ドラム感光体ドラム41Y、41C、41M、41Bkは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像をそれぞれ形成するための画像ステーションに備えられている。

0048

画像形成装置100は、色毎の画像形成処理を行う4つの画像ステーションと、各感光体ドラム41Y、41C、41M、41Bkの上方に対向して配設され、転写ベルト31及び1次転写ローラ32Y、32C、32M、32Bkを備えた転写ベルトユニット30と、転写ベルト31に対向して配設され転写ベルト31に従動し、連れ回りする転写部材としての転写ローラである2次転写ローラ55と、転写ベルト31に対向して配設され転写ベルト31上をクリーニングするクリーニング装置74と、これら4つの画像ステーションの下方に対向して配設された光書き込み装置としての光書込装置80とを有している。

0049

光書込装置80は、光源としての半導体レーザカップリングレンズfθレンズトロイダルレンズ折り返しミラーおよび偏向手段としての回転多面鏡などを装備しており、各感光体ドラム41Y,41C,41M,41Bkに対して色毎に対応した書き込み光Lb(便宜上、ブラック画像の画像ステーションのみを対象として符号が付けてあるが、その他の画像ステーションも同様である)を出射して感光体ドラム41Y,41C,41M,41Bkに静電潜像を形成する構成とされている。

0050

画像形成装置100には、感光体ドラム41Y、41C、41M、41Bkと転写ベルト31との間に向けて搬送される記録紙Pを積載した給紙カセットとしてのシート給送装置61と、シート給送装置61から搬送されてきた記録紙Pを、画像ステーションによるトナー像形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、各感光体ドラム41Y、41C、41M、41Bkと転写ベルト31との間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対54と、記録紙Pの先端がレジストローラ対54に到達したことを検知する図示しないセンサとが設けられている。

0051

画像形成装置100には、トナー像が転写された記録紙Pにトナー像を定着させるためのローラ定着方式の定着ユニットとしての定着装置10と、定着済みの記録紙Pを画像形成装置100の本体外部に排出する排紙ローラ57と、画像形成装置100の本体上部に配設されて排紙ローラ57により画像形成装置100の本体外部に排出された記録紙Pを積載する排紙トレイ58と、排紙トレイ58の下側に位置し、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを充填されたトナーボトル59Y、59C、59M、59Bkとが備えられている。

0052

転写ベルトユニット30は、転写ベルト31、1次転写ローラ32Y、32C、32M、32Bkの他に、転写ベルト31が掛け回されている駆動ローラ72及び従動ローラ73を有している。
従動ローラ73は、転写ベルト31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30と、1次転写ローラ32Y、32C、32M、32Bkと、2次転写ローラ55と、クリーニング装置74とで転写装置71が構成されている。

0053

シート給送装置61は、画像形成装置100の本体下部に配設されており、最上位の記録紙Pの上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ53を有しており、給送ローラ53が反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の記録紙Pをレジストローラ対54に向けて給送するようになっている。

0054

転写装置71に装備されているクリーニング装置74は、詳細な図示を省略するが、転写ベルト31に対向、当接するように配設されたクリーニングブラシクリーニングブレードとを有しており、転写ベルト31上の残留トナー等の異物をクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより掻き取り、除去して、転写ベルト31をクリーニングするようになっている。

0055

クリーニング装置74はまた、転写ベルト31から除去した残留トナーを搬出廃棄するための図示しない排出手段を有している。

0056

本実施形態の画像形成装置は、本発明の定着装置を搭載しているため、定着部材の搬送力を確保し、定着ベルトのスリップによる搬送ジャムの発生が抑制されるとともに、ウォームアップ時間の短縮と省エネルギー性の向上が実現され、加熱待機時からのファーストプリントタイムの短縮が可能である。

0057

1定着部材(定着ベルト)
2 加熱手段(熱源)
3加圧部材(加圧ローラ)
3a通紙領域(記録媒体搬送領域
3b非通紙領域(グリップ部)
4弾性層
5芯金
6ニップ形成部材
6a 通紙領域対向領域(記録媒体搬送領域対向領域)
6b 非通紙領域対向領域
7支持部材(加圧ステー)
8保持部材(フランジ)
8aベルト保持部材
9反射部材
10定着装置
11遮光部材
12側板
13レバ
14カム
15カムシャフト
16 レバー付勢手段
17 ニップ形成部材付勢手段
100画像形成装置
N ニップ部
P記録媒体(用紙)

先行技術

0058

特開2004−286922号公報
特許第2861280号公報
特開2007−334205号公報
特開2013−137470号公報
特開2012−103402号公報

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