JPH0778658B2

JPH0778658B2 - 加熱定着装置

Info

Publication number: JPH0778658B2
Application number: JP8037689A
Authority: JP
Inventors: 寛治矢野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1995-08-23
Anticipated expiration: 2010-08-23
Also published as: JPH02259788A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、加熱定着装置に関するものである。

［従来の技術］従来、複写機などの画像形成装置では、ヒータを内蔵し
た熱ローラに加熱ローラを圧接させ、これらのローラの
間のニップ部に未定着画像を担持した転写紙を通過させ
ることにより、定着を行なう熱ロール方式が知られてい
る。この熱ロール方式の定着装置は、常に、熱ロールが
一定温度以上に昇温されていなければならないので、コ
ピーをしない時は、電力の無駄使いであり、また複写機
のメインスイッチを入れた後、ファーストコピーが行え
るまでのウォームアップ時間も１分近くかかり、使用者
にロスタイムを与えるのみならず、いらいらさせるもの
であった。

そこで、熱ロール方式に代わる手段として、圧力定着や
フラッシュ定着方式があるが、コスト高になることから
して、あまり利用されていなかった。

これらの点に鑑みて、本出願人は、ウォームアップ時間
がきわめて短く、かつ、熱損失の少ない定着方式を提案
している。この定着方式は、転写材に担持される未定着
トナー像と接しながら転写材の搬送速度で移動する耐熱
ベルトと、パルス状に通電発熱してトナー画像を加熱溶
融させる発熱体と、前記耐熱ベルトを間に挟んで該発熱
体と加圧ローラまたは加圧ベルトとを圧接させる加圧機
構と、加熱溶融したトナー画像が冷却固化した後に該耐
熱ベルトを該転写材から離間させるベルト送り装置とか
ら構成されるものである。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、前述のパルス状に通電発熱させる定着方
式においても、次に述べる問題点がある。

すなわち、上記定着方式は、未定着トナーを担持した転
写紙と耐熱ベルトとを中間に挟んで、パルス状に通電加
熱する発熱体に加圧ローラを発熱体の発熱部に押し当て
る機構をとっていたので、通常、耐熱ベルトの横幅は転
写紙の横幅よりも幾らか広く設定しておく必要があり、
転写紙が定着されている時は、通紙部と非通紙部と境界
部（通紙部と非通紙部の境界で、微視的にみると、隙間
ができている。）が存在し、発熱体が通電された時、こ
の境界部の温度上昇が、通紙部、非通紙部から比較して
高く、この境界部は耐披労が劣る。また、はがきのよう
な厚紙が通紙された場合は、境界部の段差が著しくなる
ため、剪断力が働き、耐熱ベルトに傷が発生しやすくな
る。しかも、連続して100枚、200枚と通紙された場合
は、いつも、同一個所で境界が発生するため、定着装置
本体の寿命、例えば、50000枚通紙後は、傷が著しいも
のであった。また連続コピー中に給紙不良等が生じ、先
に転写された紙が定着中であった場合、紙端部付近のベ
ルト面は傷を発生しやすかった。

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするもの
である。すなわち、本発明は、耐熱ベルトに僅かな寄り
を発生させ、転写材の通る部分と通らない部分が、いつ
も同じ位置にならないようにして、該耐熱ベルトの耐久
性を向上させることができる加熱定着装置を提供するこ
とを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明は、転写材に担持さ
れる未定着トナー像と接しながら前記転写材の搬送速度
で移動する耐熱ベルトと、前記トナー像を加熱溶融させ
る発熱体と、前記耐熱ベルトを間に挟んで該発熱体を圧
接させる加圧機構と、加熱溶融したトナー画像が冷却固
化した後に前記耐熱ベルトを該転写材から離間させるベ
ルト送り装置とからなる加熱定着装置において、前記耐
熱ベルトを該ベルトの搬送方向と交差する方向に積極的
に移動させて該転写材の端部と前記耐熱ベルトが接する
個所を一定にさせないようにするベルト寄り機構を有す
るものとした。

［作用］本発明によれば、耐熱ベルトの搬送方向と交差する方向
に該ベルトを積極的に移動させるベルト寄り機構が設け
られているので、所定のタイミングに該耐熱ベルトに僅
かな寄りを発生させ、転写材の通る部分と通らない部分
が、いつも同じ位置にさせないようにすることができ
る。したがって該耐熱ベルトの耐久性を向上させること
が可能となる。

［実施例］第１図は本発明の第１実施例を示している。すなわち、
画像形成装置の概略構造を示している。

第１図において、１はガラス等の透明部材からなる原稿
載置台で、矢印ａの方向に往復動をして原稿を走査す
る。この原稿載置台１の直下には短焦点小径結像素子ア
レイ２が配置されていて、原稿載置台１上に置かれた原
稿は照明ランプ７によって照射され、その反射光像は前
記アレイ２によって感光ドラム３上にスリット露光され
る。なおこの感光ドラム３は矢印ｂの方向に回転する。
また４は帯電器であり、たとえば、酸化亜鉛感光層ある
いは有機半導体感光層等を被覆した感光ドラム３上に一
様に帯電を行なう。この帯電器４により一様に帯電され
た感光ドラム３は、前記アレイ２によって画像露光が行
なわれた静電画像が形成される。この静電画像、つま
り、静電潜像は、現像器５により加熱で軟化溶融する樹
脂等からなるトナーを用いて顕像化される。一方、カセ
ットＳ内に収納されているシート状の転写材である転写
紙Ｐは、給送ローラ６と感光ドラム３上の画像と同期す
るタイミングをとって上下方向に圧接して回転される対
の搬送ローラ９によって、感光ドラム３上に送り込まれ
る。そして、転写放電器８によって、感光ドラム３上に
形成されているトナー像は、転写紙Ｐ上に転写される。
その後、公知の分離手段によって感光ドラム３から分離
された転写紙Ｐは、搬送ガイド10によって後述する定着
装置20に導かれ、加熱定着処理された後にトレイ11上に
排出される。なおトナー像を転写後、感光ドラム３上の
残留トナーはクリーナ12によって除去される。

前記定着装置20は、発熱体21、加圧ローラ22、耐熱ベル
ト23、従動ローラ24、駆動ローラ27などからなってい
る。

すなわち、発熱体21は、アルミナ等の耐熱性で、かつ、
電気絶縁性の基材またはそれを含む複合部材からなる基
材の下面に、幅160μ、長さ（紙面に直角な方向の長
さ）216mmで、たとえば、Ta₂Ｎ等からなる線状もしくは
帯状の発熱面28を有し、さらに、その表面に摺動保護層
として、たとえば、Ta₂O₅が形成されている。発熱体21
の下面は平滑であり、かつ、前後端部は丸味を帯びてい
て耐熱ベルト23との摺動を可能にしている。該耐熱ベル
ト23は、ポリイミドを基材とし、耐熱処理を施した、た
とえば、約30μ厚に形成され、矢印ｃの方向へ送り出し
可能に駆動ローラ27と従動ローラ24に巻回されている。
また該耐熱ベルト23は加圧ローラ22に押圧されて発熱体
21の表面に当接する。

前記発熱体21の発熱面28は、熱容量が小さく、パルス状
に通電されて、その都度瞬時に260℃前後まで昇温す
る。転写紙Ｐの先端、後端を転写紙検知レバー25および
転写紙検知センサ29で検出することにより、発熱面28は
タイミングを取って必要時に通電を受ける。その際、画
像形成装置の給紙センサなどによる転写Ｐの位置検知等
を用いて、発熱体21へ通電を制御してもよい。

一方、加圧ローラ22は、金属等からなる芯材上にシリコ
ンゴム等からなる弾性層を有するものであり、駆動源
（図示せず）により駆動されて、搬送ガイド10によって
導かれた未定着トナー画像Ｔを有する転写紙Ｐを、該転
写紙Ｐと同一の速度で移動する耐熱ベルト23を介して発
熱体21に密着させている。ここで、加圧ローラ22の搬送
速度は、画像形成時の搬送速度とほぼ同一であることが
好ましく、耐熱ベルト23の移動速度は、それに準ずる値
で設定される。

このような構成からなる定着装置20においては、転写紙
Ｐ上の加熱溶融トナーからなるトナー画像は、まず、耐
熱ベルト23を介して、発熱体21によって加熱され、少な
くともその表層部は完全に軟化溶融する。しかる後、発
熱体21から離れ、分離ローラに達する間に、トナー像は
自然放熱して再び冷却固化し、曲率の大きな分離ローラ
対を通過した後に耐熱ベルト23は転写紙Ｐから離れる。
上述のように、トナーは、一たん完全に軟化溶融した
後、再び固化するので、トナーの凝集力は非常に大きく
なっていて、一団となって挙動することになる。また加
熱されて軟化された際に加圧ローラ22によって加圧され
るため、トナー像は転写紙表層に浸透してそのまま冷却
固化しているので、耐熱ベルト23にオフセットすること
なく、転写紙Ｐ上に定着される。

第２図および第３図は第１図の定着装置20奥側からみた
拡大側面図であり、このうち、第２図は従動ローラ24の
奥側の軸受35が押し上げられた状態を示し、第３図は従
動ローラ24の奥側の軸受35がばね37により押し上げられ
た状態を示している。

すなわち、従動ローラ24の前記軸受35は上下方向に摺動
可能に側板46に支承され、かつ、従動ローラ24の一端を
回転可能に支承し、従動ローラ24の他端は側板47に設け
られた軸受（図示せず）に回転可能に支承されている。

また側板46に取り付けられた固定部材36は軸受35を押し
上げるためのばね37の一端を支持し、軸受35の下端部は
ばね37の他端が押圧している。ばねクラッチ38は入力ハ
ブ（図示せず）と制御用爪（図示せず）を有するコイル
バネ（図示せず）と制御用爪を保持するように設けられ
たコントロールカラー40aと出力ハブ41とで構成され、
コントロールカラー40aが第２図および第３図のよう
に、係合爪40bまたは40cがレバー爪44と係合して停止さ
せられている時は入力ハブの動力は出力ハブ41に伝達さ
れない。レバー爪44が係合爪40bまたは40cとから離間す
るとコントロールカラー40aは回転可能な状態となり、
入力ハブから出力ハブ41へ動力が伝達される。入力ハブ
はギア（図示せず）を介して矢印Ｂの方向に回転力が常
に伝達されている。

また出力ハブ41には角度によって半径の異なるカム39が
一体に回転するように固定されている。第２図に示すよ
うに、係合爪40bとレバー爪44とが係合している時、カ
ム39の下方の半径は最大であり、第３図に示すように、
係合爪40cとレバー爪44とが係合している時、カム39の
下方の半径は最小であり、他の位置では、その間をなめ
らかに接続している。

したがって、係合爪40bがレバー爪44と係合した状態で
は、カム39の最大半径部が軸受35を下方へ押し下げ、係
合爪40cがレバー爪44と係合した状態では、軸受35はば
ね37により上方へ押し上げられる。

レバー43は側板46に植設された支軸42に回動可能に支承
され、他端にはレバー爪44が形成され、またこの他端は
ソレノイド45の作動杆と連結している。ソレノイド45
は、後述するように、センサ48,49からの信号に応じて
所定時間だけONされるようになされている。

センサ48,49は耐熱ベルト23が初期の状態より奥側へま
たは手前側へ所定量移動したことを検出するものであ
る。センサ48,49の出力信号は周知の制御回路により増
幅され、所定時間だけソレノイド45は導通し、カム39を
所望の位置に停止させる。

つぎに、第４図により、従動ローラ24の上下動によって
耐熱ベルト23の寄り方向が変わることを説明する。

第４図は非紙側からみた耐熱ベルト23の掛り状態を示す
説明図であり、要部のみを示している。

前述したように、第２図に示したカム39が回動し、ばね
37により従動ローラ24の端部が押し上げられると、該ベ
ルト23は従動ローラ24、駆動ローラ27のそれぞれの軸線
に対して斜めに傾いて巻き付く。すなわち、該ベルト23
はEFで駆動ローラ27に巻き付いた後、従動ローラ24のＧ
点から巻き付き始じめ、GHで巻き付いた後、Ｅ点で再び
駆動ローラ27に巻き付いている。ここで、駆動ローラ27
が矢印の方向に回転すると、Ｅ点で巻き付いた耐熱ベル
ト23の端部は駆動ローラ27の軸線に垂直方向に移動する
ので、駆動ローラ27が約180°回転した時、E₁点に移動
する。すなわち、Ｆ点とE₁点との距離Δｄだけ耐熱ベル
ト23は矢印Ｊの方向に寄せられる。したがって、この状
態で駆動ローラ27が回転を続けると、耐熱ベルト23は徐
々に矢印Ｊの方向に寄り続ける。

耐熱ベルト23が所定量以上に寄ると、センサ48がベルト
端部を検出し、ソレノイド45を所定時間だけ導通させ、
カム39を回動させる。カム39の回動により従動ローラ24
は押し下げられ、従動ローラ24は逆に傾く。したがっ
て、耐熱ベルト23の寄り方向も逆になる。これをくり返
すことで、耐熱ベルト23は所定の領域幅をゆるい速度で
往復移動して、通紙された転写紙Ｐの端部が常時同じ場
所を当ることを防止することができる。

なお上記説明では、係合爪40b,40cの配置角度を約90°
としているが、これはカム39の位置を、カム位置検出ス
イッチ等を用いずに、ソレノイド45のON時間を係合爪40
b,40cの配置角度に相当する時間より長くすることで行
なったもので、カム位置検出スイッチ等を使用する時は
係合爪40b,40cの配置角度は任意でよい。

上記実施例では、耐熱ベルト23に寄りを発生させるため
に、従動ローラ24をねじることにより行なったが、本発
明はこれに限定されるものではなく、直接ローラ間ピッ
チを変化させることで耐熱ベルト23に寄りを発生させる
こともできる。またローラの位置を変化させる手段も、
ばねクラッチ38およびトリガー用ソレノイドを使用する
だけでなく、直接ソレノイドの作動力で軸端を移動させ
ることも可能である。

第５図は本発明の第２実施例を示したもので、この実施
例では、従動ローラ24と駆動ローラ27との軸間ピッチを
可変させて耐熱ベルト23に寄りを発生させるようにして
いる。

第５図において、60はソレノイドで、側板46に固定され
ている。62は軸受で、従動ローラ24の軸端52を回転可能
に支承し、この軸受62は側板46に設けられた長穴（図示
せず）に嵌合し、水平方向に移動可能に取り付けられて
いる。また支軸64は側板46に植設され、レバー61を回転
可能に支承している。該レバー61の上端部はソレノイド
60の作動杆と係合し、レバー61の下端部は軸受62と係合
している。ソレノイド60が不作動時には、軸受62は耐熱
ベルト23の張力により矢印Ｋの方向に移動するように引
張されている。側板46に植設されたピン63はレバー61の
動きを規制している。

前記ソレノイド60が不作動時には、レバー61はピン63に
当接し、この時、軸受62は従動ローラ24の反対側の軸受
（図示せず）よりも、駆動ローラ27に僅かな距離である
が、近くなっている。そして、ソレノイド60が作動時に
は、レバー61は支軸64を中心にして時計方向に回動し、
軸受62は従動ローラ24の反対側の軸受よりも、駆動ロー
ラ27から僅かな距離であるが、遠ざかるようになってい
る。回動中、耐熱ベルト23はローラ軸間の短いほうに寄
るので、ソレノイド60が不作動の時には、耐熱ベルト23
は奥側へ寄り、ソレノイド60が作動時には、耐熱ベルト
23は手前側へ寄る。

センサ48,49は耐熱ベルト23が所定量以上寄った時にソ
レノイド60をON・OFFさせるものである。図示の場合
は、耐熱ベルト23が奥側へ寄りすぎた時にセンサ48が作
動し、ソレノイド60をOFF状態からON状態にさせて耐熱
ベルト23を手前側へ寄せるように作用させる。逆に、セ
ンサ49が作動した場合は、ソレノイド60はON状態からOF
F状態に切りかわり、耐熱ベルト23は奥側に寄るように
作用する。

したがって、従動ローラ24は駆動ローラ27との軸間を調
節することで、耐熱ベルト23を奥側または手前側へ移動
させることができ、転写紙Ｐの端部が常に同じ位置で耐
熱ベルト23と当接しないようにすることができる。

第６図は本発明の第３実施例を示している。この第３実
施例では、センサを長手方向に移動可能に取り付け、所
定枚数通紙後にセンサの位置を長手方向にずらし、耐熱
ベルトの長手方向の往復移動領域を変えるようにしたも
のである。

すなわち、センサ48,49はスライダ70の両端部に取り付
けられ、センサ48は耐熱ベルト23の奥側の端部を検知
し、センサ49は耐熱ベルト23の手前側の端部を検知す
る。スライダ70には長穴が奥側と手前側に設けられ、こ
れらの長穴は支持板（図示せず）に支承されたピン71,7
2にそれぞれ遊嵌している。スライダ70の奥側のセンサ4
8と反対方向にはラック73が形成されており、このラッ
ク73はピニオンギア74と噛み合っている。このピニオン
ギア74は図示されていない小型モータまたはプランジャ
等のアクチュエータにより、１度に数歯分だけ回転す
る。したがって、所定の枚数通過後あるいは耐熱ベルト
23の所定の回転数だけ回転後にアクチュエータに電気信
号が与えられ、ピニオンギア74は時計方向に数歯分だけ
回転し、センサ48,49は矢印Ｍの方向に動き、２点鎖線
の位置まで移動する。センサ48,49が２点鎖線の位置へ
移動後は、耐熱ベルト23は２点鎖線の間を往復する。

転写紙Ｐの搬送位置は一定であるので、耐熱ベルト23が
長手方向にずれた分だけ転写紙Ｐの紙端が該ベルト23に
接触する位置も同様にずれるため、耐熱ベルト23の耐久
性はさらに増す。

なお上述の説明では、ベルト端部をセンサで検知して耐
熱ベルト23が所定量寄った後、これをフィードバックさ
せてセンサの間を往復移動させるりようにして説明して
きたが、センサを用いず寄り機構を所定の枚数通過後に
作用させることも可能である。

第７図は本発明の第４実施例として、それを示してい
る。

すなわち、第７図に示すように、ベルト寄り機構を、ギ
ア77と一休に回転する偏心カム76を従動ローラ24の一方
向軸受35の上端に当接させ、偏心カム76の1/2回転に合
わせて軸受35を上下動させるように設ける。所定枚数通
紙後あるいはジャム発生後、耐熱ベルト23の所定回転数
経過後ごとに、周知のアクチュエータでギア77を1/2回
転させて耐熱ベルト23を寄らしめ、転写紙Ｐの端部が該
ベルト23の同一部分に当接しないようにする。

なおベルト寄り機構を所定枚数通紙後に作動させて、耐
熱ベルト23を往復移動させずに、徐々にではあるが、該
ベルト23を一定方向に寄るようにして、片側に該ベルト
23が寄りきったら、新しい耐熱ベルトに交換するように
してもよい。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、耐熱ベルトの搬
送方向と交差する方向に該ベルトを積極的に移動させる
ベルト寄り機構が設けられているので、所定のタイミン
グに該耐熱ベルトに僅かな寄りを発生させ、転写材の通
る部分と通らない部分が、いつも同じ位置にさせないよ
うにすることができる。したがって、該耐熱ベルトに傷
が発生することが避けられて、該耐熱ベルトの耐久性を
向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示した画像形成装置全体
の説明図、第２図は第１図の定着装置を奥側からみた１
つの状態の拡大側面図、第３図は同じくもう１つの状態
の拡大側面図、第４図は第２図および第３図の耐熱ベル
トの寄りの説明図、第５図は本発明の第２実施例を示し
た側面図、第６図は同じく第３実施例を示した平面図、
第７図は同じく第４実施例を示した側面図である。１……原稿載置台、３……感光ドラム 20……定着装置、21……発熱体 22……加圧ローラ、23……耐熱ベルト 24……従動ローラ、27……駆動ローラ 28……発熱面、35……軸受 45……ソレノイド、46,47……側板 60……ソレノイド、62……軸受

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転写材に担持される未定着トナー像と接し
ながら前記転写材の搬送速度で移動する耐熱ベルトと、
前記トナー像を加熱溶融させる発熱体と、前記耐熱ベル
トを間に挟んで該発熱体を圧接させる加圧機構と、加熱
溶融したトナー画像が冷却固化した後に前記耐熱ベルト
を該転写材から離間させるベルト送り装置とからなる加
熱定着装置において、前記耐熱ベルトを該ベルトの搬送
方向と交差する方向に積極的に移動させて該転写材の端
部と前記耐熱ベルトが接する個所を一定にさせないよう
にするベルト寄り機構を有することを特徴とする加熱定
着装置。
【請求項２】耐熱ベルトの寄り移動領域を定め、この領
域内を前記耐熱ベルトが徐々に往復移動するようにした
請求項１記載の加熱定着装置。
【請求項３】転写材の所定枚数ごとにベルト寄り機構を
作用せしめるようにした請求項１記載の加熱定着装置。
【請求項４】耐熱ベルトの所定回転数ごとにベルト寄り
機構を作用せしめるようにした請求項１記載の加熱定着
装置。
【請求項５】電源投入時にベルト寄り機構を作用せしめ
るようにした請求項１記載の加熱定着装置。
【請求項６】ジャム処理後にベルト寄り機構を作用せし
めるようにした請求項１記載の加熱定着装置。
【請求項７】耐熱ベルトの寄り領域を長手方向に、通過
転写材の所定枚数ごとにずらすようにした請求項２記載
の加熱定着装置。
【請求項８】耐熱ベルト寄り領域を長手方向に、該ベル
トの所定回転数ごとにずらすようにした請求項２記載の
加熱定着装置。
【請求項９】耐熱ベルトの長手方向幅を画像領域幅より
広く設定して転写材端部が同一部場所を通過する頻度を
減少させるようにした請求項1,2,3,4,5,6,7または８記
載の加熱定着装置。