(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記頂点の位置は、前記加圧部材と前記加熱ベルトとのニップ状態において、前記加熱ベルトと前記加圧部材との間を前記記録媒体が通過しない非通過領域で、軸方向一端及び他端のそれぞれに向かって前記径方向の内側にずれていく
請求項1〜3のいずれか1項に記載の定着装置。
前記通過領域であって、少なくとも前記加圧部材と前記加熱ベルトとのニップ領域において、前記ニップ面の前記頂点の位置から前記回転方向の上流側が平坦に形成されている
請求項1〜4のいずれか1項に記載の定着装置。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。
【0020】
(画像形成装置10の構成)
まず、画像形成装置10の構成を説明する。
図1は、画像形成装置10の構成を示す概略図である。
【0021】
画像形成装置10は、
図1に示されるように、各構成部品が内部に収容される画像形成装置本体11(筐体)を備えている。画像形成装置本体11の内部には、用紙等の記録媒体Pが収容される複数の収容部12と、記録媒体Pに画像を形成する画像形成部14と、記録媒体Pに形成された画像を記録媒体Pに定着する定着装置60と、が設けられている。画像形成装置本体11の内部には、さらに、収容部12から画像形成部14へ記録媒体Pを搬送する搬送部16と、画像形成装置10の各部の動作を制御する制御部20と、が設けられている。また、画像形成装置本体11の上部には、定着装置60によって画像が定着された記録媒体Pが排出される排出部18が設けられている。
【0022】
画像形成部14は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナー画像を形成する画像形成ユニット22Y、22M、22C、22K(以下、22Y〜22Kと示す)と、画像形成ユニット22Y〜22Kで形成されたトナー画像が転写される中間転写ベルト24と、を備えている。さらに、画像形成部14は、各画像形成ユニット22Y〜22Kで形成されたトナー画像を中間転写ベルト24に転写する第1転写ロール26と、第1転写ロール26によって中間転写ベルト24に転写されたトナー画像を中間転写ベルト24から記録媒体Pへ転写する第2転写ロール28と、を備えている。なお、画像形成部14は、上記の構成に限られず、他の構成であっても良く、記録媒体Pに画像を形成するものであればよい。
【0023】
画像形成ユニット22Y〜22Kは、水平方向に対して傾斜した状態で、画像形成装置本体11の内部に配置されている。また、画像形成ユニット22Y〜22Kは、一方向(例えば、
図1における反時計回り方向)へ回転する感光体32をそれぞれ有している。なお、各画像形成ユニット22Y〜22Kは、同様に構成されているので、
図1において、画像形成ユニット22M、22C、22Kにおける各部の符号を省略している。
【0024】
各感光体32の周囲には、感光体32の回転方向上流側から順に、感光体32を帯電させる帯電装置としての帯電ロール23と、帯電ロール23によって帯電した感光体32を露光して感光体32に静電潜像を形成する露光装置36と、露光装置36によって感光体32に形成された静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像装置38と、が設けられている。
【0025】
露光装置36は、制御部20から送られた画像信号に基づき静電潜像を形成するようになっている。制御部20から送られる画像信号としては、例えば、制御部20が外部装置から取得した画像信号がある。
【0026】
現像装置38は、感光体32へ現像剤を供給する現像剤供給体38Aと、現像剤供給体38Aへ付与される現像剤を攪拌しながら搬送する複数の搬送部材38Bと、を備えている。
【0027】
中間転写ベルト24は、環状に形成されると共に、画像形成ユニット22Y〜22Kの上側に配置されている。中間転写ベルト24の内周側には、中間転写ベルト24が巻き掛けられる巻掛ロール42、43、44が設けられている。中間転写ベルト24は、例えば、巻掛ロール44が回転駆動することによって、感光体32と接触しながら一方向(例えば、
図1における時計回り方向)へ循環移動(回転)するようになっている。なお、巻掛ロール42は、第2転写ロール28に対向する対向ロールとされている。
【0028】
第1転写ロール26は、中間転写ベルト24を挟んで感光体32に対向している。第1転写ロール26と感光体32との間が、感光体32に形成されたトナー画像が中間転写ベルト24に転写される第1転写位置とされている。
【0029】
第2転写ロール28は、中間転写ベルト24を挟んで巻掛ロール42に対向している。第2転写ロール28と巻掛ロール42との間が、中間転写ベルト24に転写されたトナー画像が記録媒体Pに転写される第2転写位置とされている。
【0030】
搬送部16は、収容部12に収容された記録媒体Pを送り出す送出ロール46と、送出ロール46に送り出された記録媒体Pが搬送される搬送路48と、搬送路48に沿って配置され送出ロール46によって送り出された記録媒体Pを第2転写位置へ搬送する複数の搬送ロール50と、を有している。
【0031】
第2転写位置より搬送方向下流側には、第2転写ロール28によって記録媒体Pに転写されたトナー画像を記録媒体Pに定着させる定着装置60が設けられている。この定着装置60の搬送方向下流側には、トナー画像が定着された記録媒体Pを排出部18へ向けて搬送する複数の搬送ロール52が設けられている。なお、定着装置60の具体的な構成については後述する。
【0032】
次に、本実施形態に係る画像形成装置10における、記録媒体Pへ画像を形成する画像形成動作について説明する。
【0033】
本実施形態に係る画像形成装置10では、収容部12から送出ロール46によって送り出された記録媒体Pが、複数の搬送ロール50によって第2転写位置へ送り込まれる。
【0034】
一方、画像形成ユニット22Y〜22Kでは、帯電ロール23によって帯電した感光体32が、露光装置36によって露光されて感光体32に静電潜像が形成される。その静電潜像が現像装置38によって現像されて感光体32にトナー画像が形成される。画像形成ユニット22Y〜22Kで形成された各色のトナー画像は、第1転写位置にて中間転写ベルト24に重ねられて、カラー画像が形成される。そして、中間転写ベルト24に形成されたカラー画像が、第2転写位置にて記録媒体Pへ転写される。
【0035】
トナー画像が転写された記録媒体Pは、定着装置60へ搬送され、転写されたトナー画像が定着装置60により定着される。トナー画像が定着された記録媒体Pは、搬送ロール52によって排出部18に排出される。以上のように、一連の画像形成動作が行われる。
【0036】
(定着装置60の構成)
次に、本実施形態に係る定着装置60の構成を説明する。
図2は、本実施形態に係る定着装置60の構成を示す側断面図である。
【0037】
定着装置60は、
図2に示されるように、加熱ベルト64と、加圧ロール66(加圧部材の一例)と、加熱ベルト64を電磁誘導により加熱する加熱装置70と、を備えている。定着装置60では、加熱ベルト64と加圧ロール66との間に導入された記録媒体Pを加圧ロール66によって加圧する共に、加熱ベルト64によって加熱することで、記録媒体Pにトナー画像を定着させる。
【0038】
加熱装置70は、磁場を発生させる電磁誘導コイル72と、電磁誘導コイル72を保持する保持部材74と、磁性体76と、を備えている。保持部材74は、加熱ベルト64に対する加圧ロール66側とは反対側(
図2における右側)に配置されている。この保持部材74は、加熱ベルト64の外周面に沿って略円弧状に形成されている。保持部材74には、加熱ベルト64と反対側(
図2における右側)に向けて軸部74Aが突出している。
【0039】
この軸部74Aには、電磁誘導コイル72が複数回巻き回されている。この電磁誘導コイル72は、軸部74Aに巻き回された状態で保持部材74に保持されている。保持部材74に保持された電磁誘導コイル72の軸方向一端側が、保持部材74を挟んで加熱ベルト64の外周面に対向している。
【0040】
磁性体76は、保持部材74に対する加熱ベルト64とは反対側に(
図2における右側)に配置されている。磁性体76は、保持部材74の外周面に沿って略円弧状に形成されている。
【0041】
さらに、加熱装置70は、電磁誘導コイル72の電磁誘導により発熱する発熱板77と、発熱板77に接触する接触板78と、を有している。この発熱板77及び接触板78は、加熱ベルト64の内周に配置されている。
【0042】
発熱板77は、加熱ベルト64を挟んで電磁誘導コイル72に対向すると共に、加熱ベルト64の回転軸方向に沿って長さを有している。また、発熱板77は、加熱ベルト64の内周面に沿って円弧状に湾曲されており、加熱ベルト64の周方向に沿って加熱ベルト64の内周面に接触している。
【0043】
そして、発熱板77は、電磁誘導コイル72に電流が流れることで発生した磁場による電磁誘導によって発熱する。なお、本実施形態では、この電磁誘導により、加熱ベルト64自体も発熱する。
【0044】
接触板78は、発熱板77と同様に、加熱ベルト64の回転軸方向に沿って長さを有している。この接触板78は、発熱板77の内周面に接触している。これにより、接触板78は、発熱板77の長さ方向(加熱ベルト64の軸方向)へ熱を移動させて、発熱板77の長さ方向における温度分布のバラつきを抑制する。また、接触板78は、発熱板77に接触して重ね合わせることで、接触板78及び発熱板77の全体として、熱容量を大きくする機能を有する。
【0045】
さらに、定着装置60は、加圧ロール66との間で加熱ベルト64を挟むパッド90(ニップ部材の一例)と、このパッド90、発熱板77及び接触板78を支持する支持部材80と、を備えている。このパッド90及び支持部材80は、加熱ベルト64の内周側に配置されている。なお、パッド90の具体的な構成については後述する。
【0046】
支持部材80は、
図3に示されるように、加熱ベルト64の軸方向に沿って長さを有している。支持部材80は、その長手方向両端部80Aで定着装置60の筐体62に固定されている。この支持部材80には、加熱ベルト64の軸方向両端部を支持するベルト支持部81、82が設けられている。
【0047】
ベルト支持部81は、円板状に形成されており、加熱ベルト64の長手方向一端部(
図3における左端部)に差し込まれている。このベルト支持部81に対して、加熱ベルト64は、周方向へ滑り動くようになっている。すなわち、加熱ベルト64は、ベルト支持部81に対して回転する。
【0048】
ベルト支持部81に対する
図3の左側には、ベルト支持部81よりも径方向外側に張り出した張出部83(フランジ部)が設けられている。張出部83は、加熱ベルト64の側端に接触し、加熱ベルト64の側方(
図3における左方向)への移動を規制している。
【0049】
なお、支持部材80の長手方向一端部(
図3における左端部)は、ベルト支持部81及び張出部83を貫通して、定着装置60の筐体62に固定されている。ベルト支持部81及び張出部83は、支持部材80に対して固定されている。
【0050】
ベルト支持部82も、ベルト支持部81と同様に円板状に形成されており、加熱ベルト64の長手方向他端部(
図3における右端部)に差し込まれている。このベルト支持部82は、加熱ベルト64の内周面に対して接着等により固定されている。
【0051】
ベルト支持部82に対する
図3の右側には、ベルト支持部82よりも径方向外側に張り出したギヤ部84が設けられている。このギヤ部84には、モータ86(駆動部)から駆動力が伝達される。
【0052】
なお、支持部材80の長手方向他端部(
図3における右端部)は、ベルト支持部82及びギヤ部84を貫通して、定着装置60の筐体62に固定されている。ベルト支持部82及びギヤ部84は、支持部材80に回転可能に支持されている。
【0053】
加圧ロール66は、その両端が移動機構88に回転可能に支持されている。この移動機構88は、定着装置60の筐体62に固定されている。この移動機構88は、加圧ロール66を、加熱ベルト64に対して接触及び離間する方向(矢印E−F方向)に移動させて、加圧ロール66を加熱ベルト64に押し当て、また、加熱ベルト64から離間させる。
加圧ロール66を加熱ベルト64に押し当てることで、加熱ベルト64と加圧ロール66とはニップ状態となる。また、加圧ロール66を加熱ベルト64から離間させることで、加熱ベルト64と加圧ロール66とは非ニップ状態となる。この加圧ロール66の回転軸66Aにもギヤ66Bが固定されており、このギヤ66Bにもモータ86からの駆動力が伝達される。
【0054】
加熱ベルト64に対して固定されているギヤ部84には、モータ86からの駆動力がギヤ列等(図示せず)の駆動力伝達機構を経由し、さらにワンウェイクラッチ87を経由して伝達される。一方、加圧ロール66の回転軸66Aに固定されているギヤ66Bにもモータ86からの駆動力が伝達されるが、ワンウェイクラッチ87は経由せずに伝達される。
【0055】
そして、加圧ロール66の表面速度は、加熱ベルト64の移動速度よりも僅かに速い速度となるようにギヤ比等が調整されている。このため、加圧ロール66が加熱ベルト64に接した状態で回転すると、ワンウェイクラッチ87が作動して、モータ86から加熱ベルト64のギヤ部84への駆動力の伝達が切り離され、加熱ベルト64は加圧ロール66の回転により従動回転することになる。一方、加圧ロール66が加熱ベルト64から離間しているときは、加熱ベルト64は、ワンウェイクラッチ87を経由して伝達されてきた駆動力で回転する。
【0056】
(パッド90)
パッド90は、
図4(A)(B)に示されるように、加熱ベルト64の軸方向(図中のA方向)に沿って長さを有している。なお、
図4(A)(B)は、支持部材80、パッド90、加圧ロール66を模式的に示したものであり、加熱ベルト64の図示を省略している。
【0057】
パッド90は、
図2に示されるように、加圧ロール66とで加熱ベルト64を挟んでニップ部N(ニップ領域)を形成するニップ面90Aを有している。すなわち、ニップ面90Aは、加熱ベルト64を介して、加圧ロール66に対向する対向面である。また、ニップ面90Aは、少なくとも、加熱ベルト64の軸方向中央側で、加圧ロール66とで加熱ベルト64を挟んでいればよく、軸方向端部(後述の非通過領域)では、加圧ロール66とで加熱ベルト64を挟んでいなくてもよい。
【0058】
このニップ面90Aは、
図4(A)に示されるように、加熱ベルト64と加圧ロール66との非ニップ状態において、パッド90の長手方向中央寄りほど加圧ロール66に向かう向きに突出する形状に形成されている。すなわち、パッド90のニップ面90Aにおける頂点Bの位置は(
図5(A)参照)、
図5(B)に示されるように、加熱ベルト64と加圧ロール66との非ニップ状態において、パッド90の長手方向中央から一端及び他端のそれぞれに向かって加熱ベルト64の径方向内側にずれていく。なお、頂点Bの位置は、
図5(B)に示されるように、徐々に、加熱ベルト64の径方向内側にずれることが望ましい。
【0059】
なお、パッド90のニップ面90Aにおける頂点Bとは、ニップ面90Aにおいて最も加熱ベルト64の径方向外側の点(最も加圧ロール66側の点)である。頂点Bが、
図5(A)における下側に位置するほど、加熱ベルト64の径方向外側に位置することになり、
図5(A)における上側に位置するほど、加熱ベルト64の径方向内側に位置することになる。
【0060】
また、
図5(B)は、パッド90のニップ面90Aにおける長手方向中央から一端までの頂点Bの位置をプロットしたものである。すなわち、頂点Bを繋いで構成されるニップ面90A上の稜線を示すものである。なお、パッド90のニップ面90Aは、長手方向中央から他端までの形状も同様(対称)とされている。さらに、
図5(B)に示す「通過領域」は、この画像形成装置10(
図1参照)での画像形成に使用できる最大幅の記録媒体Pがニップ部Nを通過するときの通過領域である。「非通過領域」は、その通過領域から外れた領域であり、記録媒体Pが通過しない領域である。
【0061】
一方、
図6には、加熱ベルト64と加圧ロール66とのニップ状態におけるニップ面90Aの形状が示されている。具体的には、
図6(A)は、パッド90の平面図であり、
図6(B)(C)(D)は、パッド90の長手方向の各点における断面形状を示す図である。
【0062】
ニップ面90Aは、
図6(C)(D)に示されるように、通過領域において該ニップ面90Aが搬送方向下流側(図中の左側)にいくにつれて、加熱ベルト64の径方向外側(図中の下側)へ張り出すように傾斜している。従って、通過領域において、ニップ面90Aは、搬送方向下流側(加熱ベルト64の回転方向下流側(ニップ部の出口側))に、頂点B(最も径方向外側の点)を有している。そして、通過領域において、頂点Bよりも搬送方向上流側(加熱ベルト64の回転方向上流側(ニップ部の入口側))の面が、平坦な平坦面(平面)で構成されている。すなわち、通過領域において、ニップ面90Aにおける頂点Bよりも搬送方向上流側が、側面視にて直線状に構成される。
【0063】
ニップ面90Aにおける径方向外側の頂点Bの位置は、加熱ベルト64と加圧ロール66とのニップ状態において、
図6(C)(D)及び
図7に示されるように、通過領域において加熱ベルト64の軸方向中央から一端及び他端のそれぞれに向かって同じか径方向外側に張り出していく(ずれていく)ようになっている。なお、頂点Bの位置は、加圧ロール66の外周形状、パッド90の厚み(
図6(C)(D)における上下方向の寸法)などにより設定される。
【0064】
また、ニップ面90Aにおける径方向外側の頂点Bの位置は、加熱ベルト64と加圧ロール66とのニップ状態において、
図7に示されるように、非通過領域において加熱ベルト64の軸方向中央から一端及び他端のそれぞれに向かって径方向内側にずれていくようになっている。
【0065】
ニップ面90Aにおける径方向外側の頂点Bの位置は、加熱ベルト64と加圧ロール66とのニップ状態において、
図8(B)に示されるように、軸方向中央から一端及び他端のそれぞれに向かって、搬送方向上流側(加熱ベルト64の回転方向上流側(ニップ部の入口側))にずれていく。頂点Bが、
図8(A)における右側に位置するほど、搬送方向上流側(加熱ベルト64の回転方向上流側(ニップ部の入口側))に位置することになり、
図8(A)における左側に位置するほど、搬送方向下流側(加熱ベルト64の回転方向下流側(ニップ部の出口側))に位置することになる。
【0066】
(本実施形態の作用)
次に、本実施形態の作用について説明する。
【0067】
本実施形態の構成では、トナー画像が転写された記録媒体Pが、定着装置60のニップ部Nに導入される。ニップ部Nに導入された記録媒体Pは、加圧ロール66と加熱ベルト64とに挟まれて搬送され、加圧ロール66による加圧と加熱ベルト64による加熱によって、トナー画像が記録媒体Pに定着される。
【0068】
本実施形態の構成では、ニップ面90Aは、
図6(C)(D)に示されるように、通過領域において該ニップ面90Aが搬送方向下流側(図中の左側)にいくにつれて、加熱ベルト64の径方向外側(図中の下側)へ張り出すように傾斜している。これにより、加熱ベルト64の向きが、ニップ部Nの出口において、加圧ロール66から離れる方向へ変化する。このため、記録媒体Pが加熱ベルト64から剥離しやすい。
【0069】
そして、本実施形態の構成では、ニップ面90Aにおける径方向外側の頂点Bの位置は、加熱ベルト64と加圧ロール66とのニップ状態において、
図7に示されるように、通過領域において加熱ベルト64の軸方向中央から一端及び他端のそれぞれに向かって同じか径方向外側に張り出していく(ずれていく)。このため、ニップ部Nにおける加熱ベルト64の径が、軸方向中央よりも一端及び他端で大きくなり、加熱ベルト64の周速度(記録媒体Pの搬送速度)が軸方向中央よりも一端及び他端で速くなる。これにより、記録媒体Pがその幅方向(加熱ベルト64の軸方向に沿った方向)外側に引っ張られる力が作用し、記録媒体Pのしわが抑制される。
【0070】
また、本実施形態では、ニップ面90Aの頂点Bの位置は、
図5(B)に示されるように、加熱ベルト64と加圧ロール66との非ニップ状態において、加熱ベルト64の軸方向中央から一端及び他端のそれぞれに向かって徐々に加熱ベルト64の径方向内側にずれていく。
【0071】
ここで、本実施形態では、パッド90は、長手方向両端部80Aが定着装置60の筐体62に固定された支持部材80に設けられている。このため、加圧ロール66が加熱ベルト64に押し当てられると、その押し力が加熱ベルト64を介してパッド90及び支持部材80に伝わり、
図4(B)に示されるように、パッド90が撓む。そのときの撓み量は、支持部材80が長手方向両端部80Aで支持されているため、パッド90の長手方向中央が大きく、長手方向両端ほど小さい。
【0072】
この撓み量が大きい部位で、パッド90のニップ面90Aが突出しているので、パッド90の長手方向におけるニップ荷重のばらつきが小さくなる。これにより、記録媒体Pにトナー画像を定着する定着性(例えば、定着強度、光沢感)におけるパッド90の長手方向でのバラつきが低減される。なお、定着強度とは、トナーが記録媒体Pに接着する接着強度のことである。
【0073】
さらに、本実施形態では、頂点Bの位置は、徐々に、加熱ベルト64の径方向内側にずれていくので、パッド90の長手方向においてニップ荷重のバラつきが生じたとしても、ニップ荷重の変化が、加熱ベルト64の軸方向中央から一端及び他端に向かって緩やかになる。このため、記録媒体Pにトナー画像を定着する定着性のバラつきが低減される。
【0074】
また、ニップ面90Aにおける径方向外側の頂点Bの位置は、
図8(B)に示されるように、軸方向中央から一端及び他端のそれぞれに向かって、搬送方向上流側(加熱ベルト64の回転方向上流側(ニップ部の入口側))にずれていく。
【0075】
このため、パッド90のニップ面90Aが、軸方向中央よりも軸方向一端及び他端において円弧状に近い形状となる。これにより、頂点Bの位置が軸方向中央から一端及び他端のそれぞれに向かって変化しない場合に比べ、加熱ベルト64の軸方向両端が円筒形に保持される。
【0076】
また、本実施形態の構成では、非通過領域において加熱ベルト64の軸方向中央から一端及び他端のそれぞれに向かって径方向内側にずれていく。
【0077】
このため、パッド90のニップ面90Aが、軸方向中央よりも軸方向一端及び他端において円弧状に近い形状となる。これにより、頂点Bの位置が軸方向中央から一端及び他端のそれぞれに向かって変化しない場合に比べ、加熱ベルト64の軸方向両端が円筒形に保持される。
【0078】
さらに、本実施形態の構成では、通過領域のニップ部Nにおいて、ニップ面90Aが、頂点Bよりも搬送方向上流側(加熱ベルト64の回転方向上流側(ニップ部の入口側))で平坦に構成されている。このため、記録媒体Pとして封筒などを通過させても、表面と裏面の用紙搬送速度差が生じにくく、封筒におけるしわの発生が抑制される。
【0079】
本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、その主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形、変更、改良が可能である。例えば、上記に示した変形例は、適宜、複数を組み合わせて構成しても良い。