JP2007322773A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】定着ベルトと摺動部材との間に介在する潤滑剤が毛細管現象で軸方向に浸みだして定着ベルトの表面に廻り込むことを防止できる定着装置。
【解決手段】加熱手段を有して回転する定着ローラと、前記定着ローラによって駆動されて回転する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの軸方向両端部を内周面側から支持する支持部材と、前記定着ベルトを内周面側から前記定着ローラの方向に押圧する押圧手段と、前記定着ベルトと前記押圧手段との間に配置された摺動部材と、を備え、前記定着ローラと前記定着ベルトとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着する定着装置であって、少なくとも前記摺動部材と前記支持部材との軸方向の間に所定の間隙を設けたこと。
【選択図】図3
【解決手段】加熱手段を有して回転する定着ローラと、前記定着ローラによって駆動されて回転する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの軸方向両端部を内周面側から支持する支持部材と、前記定着ベルトを内周面側から前記定着ローラの方向に押圧する押圧手段と、前記定着ベルトと前記押圧手段との間に配置された摺動部材と、を備え、前記定着ローラと前記定着ベルトとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着する定着装置であって、少なくとも前記摺動部材と前記支持部材との軸方向の間に所定の間隙を設けたこと。
【選択図】図3
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置に関し、特に定着ローラと無端状の定着ベルトとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を加熱・加圧して定着する定着装置、及び該定着装置を備えた画像形成装置に関する。
複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、原稿に対応した潜像を感光体ドラムに形成し、この潜像にトナーを付与することによって顕像化し、この顕像化されたトナー像を記録材上に転写し、この後、記録材上のトナー像を定着して排紙している。
また、カラー画像を形成する場合には、原稿色に対応したY,M,C,Kの潜像を4個の感光体ドラムに形成し、顕像化された4色のトナー像を無端状の中間転写ベルトに一次転写した後、記録材上に二次転写して、記録材上に転写されたトナー像を定着して排紙している。
このようにトナー像を定着する定着装置として、ハロゲンランプ等の加熱手段を内蔵した定着ローラと、定着ローラを加圧する加圧ローラとによって形成されたニップ部で、トナー像が転写された記録材を挟持・搬送しながら、加熱・加圧する熱ローラ定着方式の定着装置があり、このような定着装置は構成が簡便であるため、広く利用されている。
ところで、このような定着装置において、高速化を図るためにはトナーと記録材に充分な熱量を供給する必要があり、このためにはニップ幅を広くする必要がある。ニップ幅を広くするためには、加圧ローラが定着ローラを加圧する荷重や、加圧ローラ内のシリコーンゴム等から形成された弾性層の厚みや、二つのローラの径等を増大させることが考えられる。
しかし、加圧ローラの荷重や弾性層の厚みを増大させると、軸方向のニップ幅が不均一になることがあり、定着ムラや記録材のしわが発生する虞がある。また、ローラの径を増大させると、定着装置が大型化するばかりでなく、ウォーミングアップタイムが長くなるという問題がある。
この問題を解決するために、シリコーンゴムから形成された弾性層を有し中央にハロゲンランプ等の加熱手段を内蔵して回転する定着ローラと、定着ローラによって駆動されて回転する無端状の定着ベルトと、定着ベルトの内周面に配置された押圧パッドと、を備え、押圧パッドにより定着ベルトを定着ローラの方向に押圧する定着装置が特許公報に開示されている(特許文献1参照)。
この定着装置によれば、押圧パッドにより定着ローラに押圧された定着ベルトが弾性変形し、定着ローラと定着ベルトとの間に幅広のニップ部が形成される。従って、高速化に対応でき、定着装置が大型化することもない。更に、定着ベルトの熱容量が小さいので、ウォーミングアップタイムが短縮し、省エネになる。
特開2004−109878号公報
特許文献1に開示の定着装置においては、回転する定着ベルトの内周面が回転しない圧力パッドに摺動するので、このままでは摺動抵抗が大きくて、定着ベルトのずれによる定着画像品質の低下、定着ベルトの駆動トルクの増大による定着ベルトを駆動するモータの消費電力の増大、減速歯車の破損、定着ベルトの内周面の摩耗等が発生する虞がある。そこで、定着ベルトの内周面と圧力パッドとの間の摺動抵抗を減少させるために、スポンジ等から形成され定着ベルトの内周面に圧着して潤滑剤としてのシリコーンオイルを供給する潤滑剤供給部材が設けられており、更に、圧力パッドと定着ベルトの間に低摩擦のシート状の材料から形成された摺動部材が配置されている。
この場合に、定着ベルトと摺動部材との間に介在する潤滑剤が毛細管現象で軸方向に浸み出し、更に定着ベルトの表面に廻り込むと、定着ベルトが定着ローラに対して滑ったり、潤滑剤が記録材に付着して染みが付いたりして、画像不良が発生する。
このために、特許文献1においては、摺動部材の両端部にフッ素樹脂を塗布した潤滑剤漏れ防止部材を配設して、潤滑剤の漏れを防止している。
しかし、このように潤滑剤漏れ防止部を設けると定着装置の軸方向の寸法が増大すると共に、原価高になる。
本発明は、定着ベルトと摺動部材との間に介在する潤滑剤が毛細管現象で軸方向に浸みだして定着ベルトの表面に廻り込むことを、格別に潤滑剤漏れ防止部材を新設しなくても防止できる定着装置、及び該定着装置を備えた画像形成装置を提案することを発明の目的とする。
前記目的は、下記に記載した発明により達成される。
1.加熱手段を有して回転する定着ローラと、前記定着ローラによって駆動されて回転する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの軸方向両端部を内周面側から支持する支持部材と、前記定着ベルトを内周面側から前記定着ローラの方向に押圧する押圧手段と、前記定着ベルトと前記押圧手段との間に配置された摺動部材と、を備え、前記定着ローラと前記定着ベルトとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着する定着装置であって、少なくとも前記摺動部材と前記支持部材との軸方向の間に所定の間隙を設けたことを特徴とする定着装置。
2.潤滑剤を含有して前記定着ベルトの内周面に圧着する潤滑剤供給部材を備え、前記潤滑剤供給部材と前記支持部材との軸方向の間に所定の間隙を設けたことを特徴とする1に記載の定着装置。
3.前記定着ベルトの内周面に摺接し前記定着ベルトを案内する案内部材と、前記支持部材との軸方向の間に所定の間隙を設けたことを特徴とする1又は2に記載の定着装置。
4.前記定着ローラの軸方向両端部が、前記定着ベルトの軸方向両端部より軸方向中央部側に位置することを特徴とする1〜3の何れか1項に記載の定着装置。
5.1〜4の何れか1項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
1.加熱手段を有して回転する定着ローラと、前記定着ローラによって駆動されて回転する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの軸方向両端部を内周面側から支持する支持部材と、前記定着ベルトを内周面側から前記定着ローラの方向に押圧する押圧手段と、前記定着ベルトと前記押圧手段との間に配置された摺動部材と、を備え、前記定着ローラと前記定着ベルトとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着する定着装置であって、少なくとも前記摺動部材と前記支持部材との軸方向の間に所定の間隙を設けたことを特徴とする定着装置。
2.潤滑剤を含有して前記定着ベルトの内周面に圧着する潤滑剤供給部材を備え、前記潤滑剤供給部材と前記支持部材との軸方向の間に所定の間隙を設けたことを特徴とする1に記載の定着装置。
3.前記定着ベルトの内周面に摺接し前記定着ベルトを案内する案内部材と、前記支持部材との軸方向の間に所定の間隙を設けたことを特徴とする1又は2に記載の定着装置。
4.前記定着ローラの軸方向両端部が、前記定着ベルトの軸方向両端部より軸方向中央部側に位置することを特徴とする1〜3の何れか1項に記載の定着装置。
5.1〜4の何れか1項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
本発明の定着装置及び画像形成装置によれば、定着ベルトと摺動部材との間に介在する潤滑剤が毛細管現象で軸方向に浸みだして定着ベルトの表面に廻り込むことを、格別に潤滑剤漏れ防止部材を新設しなくても簡単な構成で防止できる。
以下に本発明の画像形成装置に関する実施の形態を図を参照して説明する。
先ず、画像形成装置の一例を図1の構成図に基づいて説明する。
本画像形成装置は画像形成装置本体GHと画像読取装置YSとから構成される。
画像形成装置本体GHは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部10Y,10M,10C,10K、ベルト状の中間転写体6、給紙搬送手段及び定着装置9等からなる。
画像形成装置本体GHの上部には、自動原稿送り装置201と原稿画像走査露光装置202から成る画像読取装置YSが設置されている。自動原稿送り装置201の原稿台上に載置された原稿dは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置202の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサCCDに読み込まれる。
ラインイメージセンサCCDにより光電変換されて形成された信号は、画像処理部において、アナログ処理、A/D変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光手段3Y,3M,3C,3Kに送られる。
イエロー(Y)色の画像を形成する画像形成部10Yは、感光体ドラム1Yの周囲に帯電手段2Y、露光手段3Y、現像手段4Y及びクリーニング手段8Yを配置している。マゼンタ(M)色の画像を形成する画像形成部10Mは、感光体ドラム1Mの周囲に帯電手段2M、露光手段3M、現像手段4M及びクリーニング手段8Mを配置している。シアン(C)色の画像を形成する画像形成部10Cは、感光体ドラム1Cの周囲に帯電手段2C、露光手段3C、現像手段4C及びクリーニング手段8Cを配置している。黒(K)色の画像を形成する画像形成部10Kは、感光体ドラム1Kの周囲に帯電手段2K、露光手段3K、現像手段4K及びクリーニング手段8Kを配置している。そして、帯電手段2Yと露光手段3Y、帯電手段2Mと露光手段3M、帯電手段2Cと露光装置3C、及び帯電手段2Kと露光装置3Kは、潜像形成手段を構成する。
なお、現像手段4Y,4M,4C,4Kは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及び黒(K)の小粒径のトナーとキャリアからなる2成分現像剤を内包する。
中間転写体6は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
定着装置100は、加熱された定着ローラ101と定着ベルト102との間に形成されたニップ部で記録紙(記録材)P上のトナー像を加熱・加圧して定着する。
かくして、画像形成部10Y,10M,10C,10Kより形成された各色の画像は、回動する中間転写体6上に転写手段7Y,7M,7C,7Kにより逐次転写されて(1次転写)、カラー画像合成されたトナー像が形成される。給紙カセット20内に収容された記録紙Pは、給紙手段21により給紙され、給紙ローラ22A,22B,22C,22D,レジストローラ23等を経て、転写手段7Aに搬送され、記録紙P上にカラー画像が転写される(2次転写)。カラー画像が転写された記録紙Pは定着装置100において加熱・加圧され、記録紙P上のカラートナー像が定着される。その後、排紙ローラ24に挟持されて機外の排紙トレイ25上に載置される。
一方、転写手段7Aにより記録紙Pにカラー画像を転写した後、記録紙Pを曲率分離した中間転写体6は、クリーニング手段8Aにより残留トナーが除去される。
なお、以上はカラー画像を形成する画像形成装置であったが、モノクロ画像を形成する画像形成装置であってもよいし、中間転写体を用いても用いなくてもよい。
次に、本発明に係わる定着装置100の主要構成について、図2に示す中心軸と直交して切断した断面図に基づいて説明する。
定着ローラ101は、中央にハロゲンランプ(加熱手段)Hを内蔵し、アルミニュウムや鉄等から形成された円筒状芯金101Aと、円筒状芯金101Aを被覆し耐熱性の高いシリコーンゴムから成る弾性層101Bと、更に弾性層101Bを被覆しPFA(パーフルオロアルコキシ)若しくはPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素樹脂から成る離型層101Cと、により構成されている。
定着ベルト102は、約100μmの厚みのポリイミドにより形成された基体と、基体の外表面を被覆する約25μmの厚みのPFA若しくはPTFEで形成された離型層とにより構成されていて、無端状に形成されている。
押圧パッド103は、硬度JISA約10°のシリコーンゴムから形成され、ステンレスから形成されたベース板金104、及び耐熱樹脂から形成されたベース部材105と共に、耐熱樹脂から形成されたホルダー108に保持されている。また、ベース部材105の裏面には圧縮バネ106が配置されている。
ここで、押圧パッド103、ベース板金104、ベース部材105及び圧縮バネ106を含めて押圧手段と称す。
また、定着された記録紙Pの分離性を向上させるための分離部材107は耐熱樹脂若しくはアルミニュウム等の金属から形成され、ホルダー108及び耐熱樹脂から形成されたホルダー109に保持されている。
そして、ホルダー108,109は中央に配置された金属製のフレーム110によって保持されている。
摺動部材111は、テフロン(登録商標)コーティングのガラス繊維シートやPTFEシートから形成され、定着ベルト102の内周面と押圧パッド103との間、及び定着ベルト102の内周面と分離部材107との間に配置され、一端がフレーム110に固定されている。
オイルパッド112(潤滑剤供給部材)はスポンジ等から形成されてシリコーンオイル等からなる潤滑剤を含有し、ホルダー109に保持され、定着ベルト102の内周面に圧着している。
なお、定着ベルト102の回転時に、ホルダー108は摺動部材111を介して定着ベルト102を案内し、ホルダー109は定着ベルト102を直接案内する案内部材としての機能も有する。
このように構成された定着装置100において、ハロゲンランプHにより加熱され、不図示の駆動手段によって駆動された定着ローラ101が時計方向に回転する。また、押圧パッド103が圧縮バネ106によりベース板金104及びベース部材105を介して押圧され、押圧パッド103は摺動部材111を介して定着ベルト102を定着ローラ101に押圧する。更に、分離部材107が摺動部材111を介して定着ベルト102を定着ローラ101を押圧する。
従って、定着ベルト102は、定着ローラ101の回転によって反時計方向に回転し、押圧パッド103により定着ローラ101に押圧されて弾性変形するので、定着ベルト102と定着ローラ101との間に幅広のニップ部Nが形成される。そして、搬送された記録紙P上の未定着トナーはニップ部Nで加熱・加圧されて定着される。
また、定着ベルト102の内周面は回転時に摺動部材111に摺動するが、摺動部材111は摩擦係数が小さいので、両者の間の摺動抵抗は小さい。更に、オイルパッド112から潤滑剤としてのシリコーンオイルが定着ベルト102の内周面に供給されるので、更に摺動抵抗は小さくなる。
次に、定着ベルト102やその内部に位置する部材の長手方向の形状・寸法について図3に示す長手方向断面図に基づいて説明する。なお、図2に示した部材と同一の部材には同一の符号を付してある。
図3において、定着ベルト102の軸方向の長さは、フレーム110を除いて定着ベルト102の内側に位置する全ての部材より長く形成されている。そして、定着ベルト102の軸方向両端部は内周面側から支持部材116により支持されている。また、支持部材116は定着装置100の各部材を保持するハウジング117により支持されている。
フレーム110も定着ベルト102の内側に位置する全ての部材より軸方向に長く形成されていて、突出したフレーム110の両端部が支持部材116に挿着されて固定されている。
ここで、定着ベルト102の内周面にはオイルパッド112から供給されたシリコーンオイルが付着しており、定着ベルト102の内周面と摺動部材111との間隙に位置するシリコーンオイルは毛細管現象によって軸方向に浸み出してくる。従って、仮に浸み出したシリコーンオイルが定着ベルト102の表面側に廻り込むと、定着ベルト102が定着ローラ101に対して滑ったり、シリコーンオイルが記録紙Pに付着して染みとなったりして、画像不良が発生する。
この問題の発生を防止するため、摺動部材111の軸方向両端部が支持部材116の軸方向中央側の面116Aに接触しない長さに形成されている。従って、定着ベルト102の内周面と摺動部材111との間隙に位置するシリコーンオイルは毛細管現象によって軸方向に浸み出してきても、支持部材116との間に所定の間隙C1があるので、そのシリコーンオイルは支持部材116まで移動することはなく、ましてシリコーンオイルが定着ベルト102の表面側に廻り込むことはない。
なお、シリコーンオイルを含有したオイルパッド112が支持部材116に接触していると、シリコーンオイルが定着ベルト102の表面側に回り込む虞があるので、オイルパッド112の軸方向両端部も支持部材116の軸方向中央側の面116Aに接触しない長さに形成されている。
また、ホルダー109も定着ベルト102の内周面と接触するので、この軸方向両端部も支持部材116の面116Aに当接しない長さに形成されている。
その他に、定着ベルト102の内周面と直接接触しないが、ベース板金104、ベース部材105、分離部材107及びホルダー108も同様な長さに形成されている。
一方、何らかの原因で定着ベルト102に付着したシリコーンオイルが定着ベルト102の表面側に回り込み、定着ベルト102と定着ローラ101との間隙に毛細管現象で浸み込むことがある。例えば、定着装置の組立工程でオイルパッド112のシリコーンオイルが定着ベルト102の端部内周面に付着し、それを作業者が気づかなかった場合等である。
この問題の発生を防止するためには、定着ローラ101の軸方向両端部が定着ベルト102の軸方向両端部より軸方向中央部側に位置する長さになるように形成し、定着ローラ101の軸方向両端部と定着ベルト102の軸方向両端部との間に間隙C2を設ければよい。
100 定着装置
101 定着ローラ
102 定着ベルト
103 押圧パッド
108,109 ホルダー
110 フレーム
111 摺動部材
112 オイルパッド
116 支持部材
101 定着ローラ
102 定着ベルト
103 押圧パッド
108,109 ホルダー
110 フレーム
111 摺動部材
112 オイルパッド
116 支持部材
Claims (5)
- 加熱手段を有して回転する定着ローラと、
前記定着ローラによって駆動されて回転する無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの軸方向両端部を内周面側から支持する支持部材と、
前記定着ベルトを内周面側から前記定着ローラの方向に押圧する押圧手段と、
前記定着ベルトと前記押圧手段との間に配置された摺動部材と、
を備え、
前記定着ローラと前記定着ベルトとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着する定着装置であって、
少なくとも前記摺動部材と前記支持部材との軸方向の間に所定の間隙を設けたことを特徴とする定着装置。 - 潤滑剤を含有して前記定着ベルトの内周面に圧着する潤滑剤供給部材を備え、
前記潤滑剤供給部材と前記支持部材との軸方向の間に所定の間隙を設けたことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 - 前記定着ベルトの内周面に摺接し前記定着ベルトを案内する案内部材と、前記支持部材との軸方向の間に所定の間隙を設けたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の定着装置。
- 前記定着ローラの軸方向両端部が、前記定着ベルトの軸方向両端部より軸方向中央部側に位置することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の定着装置。
- 請求項1〜4の何れか1項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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