JP5636892B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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〔1〕 回転する定着部材(定着ベルト21)と、前記定着部材を押圧して通過する記録媒体(記録媒体P)上の未定着トナー(トナー像T)を該記録媒体に定着させるニップ部を形成する加圧部材(加圧ローラ31)と、前記定着部材を加熱する加熱手段(ヒータ25、誘導加熱部60)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領域となる通紙部と、前記定着部材と圧接して当該加圧部材の回転駆動に伴い前記定着部材を回転させるグリップ部とが軸方向に並設されてなるローラ部材であって、前記グリップ部が該加圧部材のローラ本体(ローラ本体31a)に着脱可能なグリップ部材(グリップ部材50)で構成され、
前記グリップ部材は、円筒形状の部材であって、前記加圧部材のローラ本体に、ローラ部材として一体となるように固定され、
前記グリップ部材の円筒内周部(ベース部材51)と前記ローラ本体のローラ軸(ローラ軸35)に、前記加圧部材の回転駆動の回転方向に前記ローラ軸が回転するとネジ締め付け方向となるように、それぞれ雌ネジ部(雌ネジ部51n)、雄ネジ部(雄ネジ部35n)が設けられ、両者が螺合して前記グリップ部材が前記加圧部材のローラ本体に固定されていることを特徴とする定着装置(定着装置20、図2〜図12)。
〔2〕 回転する定着部材(定着ベルト21)と、前記定着部材を押圧して通過する記録媒体(記録媒体P)上の未定着トナー(トナー像T)を該記録媒体に定着させるニップ部を形成する加圧部材(加圧ローラ31)と、前記定着部材を加熱する加熱手段(ヒータ25、誘導加熱部60)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領域となる通紙部と、前記定着部材と圧接して当該加圧部材の回転駆動に伴い前記定着部材を回転させるグリップ部とが軸方向に並設されてなるローラ部材であって、前記グリップ部が該加圧部材のローラ本体(ローラ本体31a)に着脱可能なグリップ部材(グリップ部材50)で構成され、
前記グリップ部材は、円筒形状の部材であって、前記加圧部材のローラ本体に、ローラ部材として一体となるように固定され、
前記グリップ部材は、前記ローラ本体のローラ軸にワンウェイクラッチ(ワンウェイクラッチ57)を介して固定されていることを特徴とする定着装置(定着装置20、図2〜図12)。
〔3〕 前記ニップ部を形成した状態のまま、前記加圧部材を前記回転駆動とは逆方向に回転させて該加圧部材の通紙部と前記定着部材とを摺動させることにより、両者の表面をクリーニングするクリーニングモードを有することを特徴とする前記〔1〕または〔2〕に記載の定着装置。
〔4〕 前記加圧部材の軸方向において、前記通紙部を構成するローラ部分と前記グリップ部材とを離間させ、前記グリップ部に向かう異物を収容する空間(隙間58、空孔部59)を設けることを特徴とする前記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の定着装置(図9)。
〔5〕 前記加圧部材における前記通紙部のローラ外周面と前記グリップ部のローラ外周面が軸方向において略平坦となっていることを特徴とする前記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の定着装置。
〔6〕 前記〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の定着装置(定着装置20)を備えることを特徴とする画像形成装置(画像形成装置1、図1)。
本発明の画像形成装置によれば、本発明の定着装置を備えているので、長期に安定して良好な画像品質の画像形成を行うことができる。
図1にて、本発明に係る画像形成装置全体の構成例について説明する。
図1に示すように、画像形成装置1は、タンデム型カラープリンタである。画像形成装置本体1の上方にあるボトル収容部101には、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した4つのトナーボトル102Y、102M、102C、102Kが着脱自在(交換自在)に設置されている。
ボトル収容部101の下方には中間転写ユニット85が配設されている。その中間転写ユニット85の中間転写ベルト78に対向するように、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部4Y、4M、4C、4Kが並設されている。
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、露光部3から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される(露光工程である。)。
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、中間転写ベルト78及び第1転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上のトナー像が中間転写ベルト78上に転写される(1次転写工程である。)。このとき、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
最後に、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
ここで、中間転写ユニット85は、中間転写ベルト78、4つの1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79K、2次転写バックアップローラ82、クリーニングバックアップローラ83、テンションローラ84、中間転写クリーニング部80、等で構成される。中間転写ベルト78は、3つのローラ82〜84によって張架・支持されるとともに、1つのローラ82の回転駆動によって図1中の矢印方向に無端移動される。
そして、中間転写ベルト78は、矢印方向に走行して、各1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kの1次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上の各色のトナー像が、中間転写ベルト78上に重ねて1次転写される。
その後、中間転写ベルト78は、中間転写クリーニング部80の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト78上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト78上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
その後、記録媒体Pは、排紙ローラ対99のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対99によって装置外に排出された被転写Pは、出力画像として、スタック部100上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
図2は、本発明に係る定着装置の基本構成を示す断面図である。図2ではニップ部において記録媒体Pが通過する通紙部の断面構成を示している。また、図3は、該定着装置20をニップ部出口側から見た正面図である。
まず図2に示すように、定着装置20は、定着部材としての定着ベルト21、加熱部材22、補強部材23、断熱部材27、熱源としてのヒータ25、加圧部材としての加圧ローラ31、温度センサ40、等で構成される。
また、定着ベルト21の弾性層は、層厚が100〜300μmであって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、等のゴム材料で形成されている。弾性層を設けることで、ニップ部における定着ベルト21表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体P上のトナー像Tに均一に熱が伝わりユズ肌画像の発生が抑止される。
定着ベルト21の離型層は、層厚が10〜50μmであって、PFA(4フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂)、PTFE(4フッ化エチレン樹脂)、ポリイミド、ポリエーテルイミド、PES(ポリエーテルサルファイド)、等の材料で形成されている。離型層を設けることで、トナー(トナー像)に対する離型性(剥離性)が担保される。
定着ベルト21の内部(内周面側)には、ヒータ25(熱源)、加熱部材22、補強部材23断熱部材27、等が固設されている。これにより、補強部材23によって補強された加熱部材22に押圧されて、加圧ローラ31との間にニップ部を形成する。
また、図3を参照して、加熱部材22は、その幅方向両端部が定着装置20の側板43に固定支持されている。
また、本実施形態では、定着ベルト21の直径が加圧ローラ31の直径と同等になるように形成したが、定着ベルト21の直径が加圧ローラ31の直径よりも小さくなるように形成することもできる。その場合、ニップ部における定着ベルト21の曲率が加圧ローラ31の曲率よりも小さくなるために、ニップ部から送出される記録媒体Pが定着ベルト21から分離され易くなる。
まず装置本体の電源スイッチが投入されると、ヒータ25に電力が供給されるとともに、加圧ローラ31は加圧手段により定着ベルト21を介して加熱部材22(補強部材23)を押圧した状態で、図2中の矢印方向の回転駆動が開始される。これにより、加圧ローラ31のグリップ部(後述)との摩擦力によって、定着ベルト21も図2中の矢印方向に従動(回転)する。
その後、給紙部12から記録媒体Pが給送されて、2次転写ローラ89の位置で、記録媒体P上に未定着のカラー画像が担持(転写)される。未定着画像(トナー像T)が担持された記録媒体Pは、不図示のガイド板に案内されながら図2の矢印Y10方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト21及び加圧ローラ31のニップ部に送入される。
そして、加熱部材22(ヒータ25)によって加熱された定着ベルト21による加熱と、補強部材23によって補強された加熱部材22と加圧ローラ31との押圧力とによって、記録媒体Pの表面にトナー像Tが定着される。その後、ニップ部から送出された記録媒体Pは、矢印Y11方向に搬送される。
発明者らは、ニップ部における記録媒体が存在する通紙部以外の領域である非通紙部における定着ベルト21と加圧ローラ31の摩擦抵抗状態を改善し、かつ加圧ローラ31において摩耗しやすいこの非通紙部を簡単に取替えできることを実現すべく鋭意検討を行い、本発明を成すに至った。以下、本発明の要部構成について説明する。
本発明の定着装置20において、加圧ローラ31は、ニップ部において、記録媒体Pが通過する領域となる通紙部と、定着ベルト21と圧接して当該加圧ローラ31の回転駆動に伴い定着ベルト21を回転させるグリップ部とが軸方向に並設されてなるローラ部材であって、前記グリップ部が加圧ローラ31のローラ本体に着脱可能なグリップ部材で構成されていることを特徴とするものである。このとき、加圧ローラ31における前記通紙部のローラ外周面と前記グリップ部のローラ外周面が軸方向において略平坦となっていることが好ましい。
以下、加圧ローラ31の具体例を図面を参照しながら説明する。
図4〜図6を用いて、第1実施形態を説明する。
図4は、本発明の定着装置に用いられる加圧ローラの構成例(1)を示す断面図、図5は、その斜視図、図6は、その側面図である。
図4,図5に示すように、加圧ローラ31は、ローラ外周面として、その軸方向の中央部がニップ部において記録媒体Pが通過する領域となる通紙部と、その軸方向の両端部がニップ部において記録媒体Pが通過しない領域(非通紙部)であって定着ベルト21と圧接して当該加圧ローラ31の回転駆動に伴い定着ベルト21を回転させる領域となるグリップ部と、が並設された構成となっている。
このグリップ部材50は、加圧ローラ31の軸方向両端側に同一の構成で取り付けられている。
図7は、グリップ部材50をエラストマ樹脂等で射出成形した例である。これにより、1つの材料でグリップ部材50を形成でき、グリップ部材50に要求される加圧ローラ31の一部として回転するための強度と、定着ベルト21に対する摩擦抵抗(グリップ力)を確保することが可能となる。
すなわち、加圧ローラ31の外周面上において、グリップ部材50の弾性層52と、ローラ本体31aの通紙部における離型層34とが直接接触しないように、ローラ本体31aにおけるグリップ部と隣接する部分に離型層34を設けずに、弾性層33にグリップ部に向かって外周面からの深さが深くなるような傾斜面37を設けている。これにより、グリップ部材50の弾性層52とローラ本体31aの離型層34との接触による離型層34端面のしわ、破損を防止することができる。
図9は、本発明の定着装置に用いられる加圧ローラの構成例(2)を示す断面図である。
本実施形態では、グリップ部材50の円筒内周部とローラ本体31aのローラ軸35に、加圧ローラ31の回転駆動の回転方向にローラ軸35が回転するとネジ締め付け方向となるように、それぞれ雌ネジ部51n、雄ネジ部35nが設けられ、両者が螺合してグリップ部材50が加圧ローラ31のローラ本体31aに固定されている。なお、グリップ部材50は、図9に示すように、円筒形状のベース部材51と、ベース部材51の外周上に設けられた弾性層52とからなり、ベース部材51の円筒内周部に雌ネジ部51nが形成されている。
また、グリップ部材50の摩耗等により交換が必要な場合には、夫々のグリップ部材50をネジが緩む方向へ回転させて、工具等を用いることなく該グリップ部材50を取り外し交換が可能である。また、ローラ本体31aとグリップ部材50を加工工程(取付け工程)で締結する必要がなく製造コストが低減する。さらに、ニップ部でのジャム発生時、搬送方向と逆方向に記録媒体Pを引き抜くようにするとグリップ部材50が緩み側となるために定着ベルト21を連れ回すことながなくジャム処理のユーザ操作力を低減させることもできる。
図10は、本発明の定着装置に用いられる加圧ローラの構成例(3)を示す断面図である。
本実施形態では、グリップ部材50は、ローラ本体31aのローラ軸35にワンウェイクラッチ57を介して固定されている。すなわち、グリップ部材50は、図10に示すように、円筒形状のベース部材51と、ベース部材51の外周上に設けられた弾性層52とからなり、ベース部材51の円筒内周部とローラ軸35の外周部との間にワンウェイクラッチ57を配置している。このとき、ワンウェイクラッチ57は、加圧ローラ31において定着ベルト21を駆動する向きが該ワンウェイクラッチ57の回転がロックされる方向となるように配置されている。
あるいは、定着ローラと加圧ローラとが直接当接してニップ部を形成するローラ・ローラ方式の定着装置における加圧ローラに本発明を適用してもよい。
3 露光部
4Y,4M,4C,4K 作像部
5Y,5M,5C,5K 感光体ドラム
12 給紙部
20 定着装置
21 定着ベルト(定着部材)
22 加熱部材
23 補強部材
25 ヒータ(熱源)
26 当接部材
27 断熱部材
31 加圧ローラ(加圧部材)
31a ローラ本体
32 芯金
33 弾性層
34 離型層
35 ローラ軸
35a Cリング溝
35n 雄ネジ部
37 傾斜面
40 温度センサ
42 軸受
43 側板
45 ギヤ
50 グリップ部材
51 ベース部材
51n 雌ネジ部
52 弾性層
54 小判穴
57 ワンウェイクラッチ
58 隙間
59 空孔部
60 誘導加熱部
75 帯電部
76 現像装置
77 クリーニング部
78 中間転写ベルト
79Y,79M,79C,79K 1次転写バイアスローラ
80 中間転写クリーニング部
82 2次転写バックアップローラ
83 クリーニングバックアップローラ
84 テンションローラ
85 中間転写ユニット
89 2次転写ローラ
97 給紙ローラ
98 レジストローラ対
99 排紙ローラ対
100 スタック部
101 ボトル収納部
102Y,102M,102C,102K トナーボトル
P 記録媒体
T トナー(トナー像)
Claims (6)
- 回転する定着部材と、
前記定着部材を押圧して通過する記録媒体上の未定着トナーを該記録媒体に定着させるニップ部を形成する加圧部材と、
前記定着部材を加熱する加熱手段と、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領域となる通紙部と、前記定着部材と圧接して当該加圧部材の回転駆動に伴い前記定着部材を回転させるグリップ部とが軸方向に並設されてなるローラ部材であって、前記グリップ部が該加圧部材のローラ本体に着脱可能なグリップ部材で構成され、
前記グリップ部材は、円筒形状の部材であって、前記加圧部材のローラ本体に、ローラ部材として一体となるように固定され、
前記グリップ部材の円筒内周部と前記ローラ本体のローラ軸に、前記加圧部材の回転駆動の回転方向に前記ローラ軸が回転するとネジ締め付け方向となるように、それぞれ雌ネジ部、雄ネジ部が設けられ、両者が螺合して前記グリップ部材が前記加圧部材のローラ本体に固定されていることを特徴とする定着装置。 - 回転する定着部材と、
前記定着部材を押圧して通過する記録媒体上の未定着トナーを該記録媒体に定着させるニップ部を形成する加圧部材と、
前記定着部材を加熱する加熱手段と、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領域となる通紙部と、前記定着部材と圧接して当該加圧部材の回転駆動に伴い前記定着部材を回転させるグリップ部とが軸方向に並設されてなるローラ部材であって、前記グリップ部が該加圧部材のローラ本体に着脱可能なグリップ部材で構成され、
前記グリップ部材は、円筒形状の部材であって、前記加圧部材のローラ本体に、ローラ部材として一体となるように固定され、
前記グリップ部材は、前記ローラ本体のローラ軸にワンウェイクラッチを介して固定されていることを特徴とする定着装置。 - 前記ニップ部を形成した状態のまま、前記加圧部材を前記回転駆動とは逆方向に回転させて該加圧部材の通紙部と前記定着部材とを摺動させることにより、両者の表面をクリーニングするクリーニングモードを有す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。
- 前記加圧部材の軸方向において、前記通紙部を構成するローラ部分と前記グリップ部材とを離間させ、前記グリップ部に向かう異物を収容する空間を設けることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の定着装置。
- 前記加圧部材における前記通紙部のローラ外周面と前記グリップ部のローラ外周面が軸方向において略平坦となっていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の定着装置。
- 請求項1〜5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。
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