JP2012247686A

JP2012247686A - 定着装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2012247686A
Application number: JP2011120445A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Nishinoue; 一紀西埜植
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2012-12-13
Anticipated expiration: 2031-05-30
Also published as: JP5434963B2; CN102809912A; CN102809912B

Abstract

【課題】加圧パッドを用いて安定した用紙搬送性を実現する定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】定着装置１１７に、記録シートが担持するトナー像を溶融する定着ローラ２００と、定着ローラ２００に圧接され、溶融したトナーを記録シートに圧着する２つの加圧パッド２０２、２０５と、を設ける。加圧パッド２０２、２０５は何れも固定式の加圧パッドであって、定着ローラに圧接する平面部分を備えている。上流側の加圧パッド２０２と定着ローラ２００とがなすニップ部から排出される記録シートの排出方向の延長上には、下流側の加圧パッド２０５平面部分が存在している。また、定着ローラ２００の回転軸に垂直な平面において、前記排出方向と下流側の平面部分がなす角度が０度より大きく、４０度以下になっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関し、特に、固定式の加圧部材を複数個、定着回転体に圧接した定着装置における記録シートの搬送性を向上させる技術に関する。

近年、低価格の画像形成装置に対する需要に応えるべく、定着装置に対しても低コスト化の要望が高まっている。定着装置を低コスト化するためには、例えば、加圧ローラに代えて、固定式の加圧部材（以下、「加圧パッド」という。）にて記録シートを定着ローラに圧接する構成を採用することが考えられる。このようにすれば、定着装置の部品点数を削減できるので材料コストと製造コストの両方を低減することができる。

固定式の加圧部材は、定着ローラに共回りする加圧ローラとは異なって、定着ローラに摺擦してトルクを発生させる。このトルクを小さくするために加圧部材を定着ローラに圧接する力を弱めると、記録シート、特に厚紙を通紙した場合に定着不良が発生する。
このような問題に対し、例えば、図７に示されるように、電熱ヒータ７０１によって加熱される定着ローラ７０２の周辺に複数の加圧パッド７０３〜７０５を配設して、定着ローラ７０２と加圧パッド７０３〜７０５のそれぞれとの間に複数のニップ部を形成する定着装置が提案されている。この定着装置においては、複数のニップ部に順次、記録シートを通紙して、定着を繰り返することによって定着不良が防止される（特許文献１を参照）。

実開昭６０−８９６６号公報

しかしながら、上記従来技術に係る定着装置には、複数のニップ部の間で用紙搬送が不安定になってしまい、記録シートのジャム（紙詰まり）が発生し易いという問題がある。
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、加圧パッドを用いて安定した用紙搬送性を実現する定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置及は、記録シートが担持するトナー像を溶融する定着回転体と、何れも定着回転体の周面に圧接され、溶融したトナーを記録シートに圧着する複数の加圧部材と、を備え、前記複数の加圧部材のうち、記録シートの搬送方向における少なくとも下流側の加圧部材は、平面部分を有する固定式の加圧部材であって、当該平面部分は定着回転体に圧接されており、上流側の加圧部材と定着回転体とがなすニップ部から排出される記録シートの排出方向の延長上に、前記平面部分が存在しており、定着回転体の回転軸に垂直な平面において、前記排出方向と前記平面部分がなす角度が０度より大きく、４０度以下であることを特徴とする。

このようにすれば、記録シートの搬送方向における上流側の加圧部材と定着回転体とがなすニップ部から排出される記録シートの排出方向の延長上に、下流側の加圧部材の平面部分が存在しており、定着回転体の回転軸に垂直な平面において、当該排出方向と平面部分とがなす角度が０度より大きく、４０度以下であるので、上流側ニップ部から排出された記録シートが前記平面部分に安定的に導かれると共に、当該平面部分に突き当たった記録シートがやはり安定的に上流側ニップ部、すなわち、下流側の加圧部材と定着回転体とがなすニップ部に進入する。したがって、記録シートの紙詰まりを防止して、高い用紙搬送性を実現することができる。

この場合において、記録シートの搬送方向における上流側の加圧部材も、平面部分を有する固定式の加圧部材であって、当該平面部分は定着回転体の周面に圧接されており、定着回転体の回転軸に垂直な断面において、上流側の平面部分の延長上に下流側の平面部分が存在すれば、前記排出方向と上流側の平面部分とが一致するので、より確実に当該排出方向と下流側の平面部分とがなす角度を上述の好ましい範囲内にすることができる。

また、複数の加圧部材を配設することを考慮すれば、定着回転体の回転軸に垂直な断面において、前記排出方向と前記平面部分がなす角度を２０度以上とするのが好適である。
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る定着装置を備えることを特徴とする。このようにすれば、上述のような効果をそのまま得ることができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を示す図である。定着装置１１７の主要な構成を示す断面図である。定着ローラ２００の回転軸に垂直な断面における、加圧パッド２０２、２０５と定着ローラ２００との位置関係を示す断面図である。加圧パッド２０２、２０５の平面部分３０１、３０２がなす角度θと紙詰まりの関係を示す表である。加圧ローラを用いた変形例に係る定着装置の構成を示す断面図である。３つの加圧パッドを備える変形例に係る定着装置の構成を示す断面図である。従来技術に係る定着装置の構成を示す図である。

以下、本発明に係る定着装置および画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
［１］画像形成装置の構成
まず、本実施の形態に係る画像形成装置の構成について説明する。
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を示す図である。図１に示されるように、画像形成装置１は、印刷機能、複写機能及びファクシミリ機能を兼ね備えた所謂多機能機（MFP: Multi Function Peripheral）であって、原稿読取部１００、画像形成部１１０及び給紙部１２０を備えている。原稿読取部１００は、原稿台トレイに載置された原稿を自動原稿搬送装置（ADF: Automatic Document Feeder）にて搬送し、光学的に読み取って画像データを生成する。画像データは後述の制御部１１２に記憶される。

画像形成部１１０は作像部１１１Ｙ〜１１１Ｋ、制御部１１２、中間転写ベルト１１３、２次転写ローラ対１１４、タイミングローラ対１１５、クリーナ１１６、定着装置１１７、排紙ローラ対１１８、排紙トレイ１１９、反射濃度センサ１０２及び１次転写ローラ１０３Ｙ〜１０３Ｋを備えている。また、画像形成部１１０にはＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）各色のトナーカートリッジ１０１Ｙ〜１０１Ｋが装着されている。

トナーカートリッジ１０１Ｙ〜１０１Ｋからそれぞれトナーの供給を受けて、作像部１１１Ｙ〜１１１Ｋは、制御部１１２の制御の下、それぞれＹＭＣＫ各色のトナー像を形成する。１次転写ローラ１０３Ｙ〜１０３Ｋは、これらのトナー像が重なり合うように中間転写ベルト１１３に静電転写（１次転写）する。中間転写ベルト１１３は無端状の回転体であって、矢印Ａ方向に走行し、１次転写されたトナー像を２次転写位置まで搬送する。中間転写ベルト１１３の材料としては、ポリカーボネートやポリテトラフルオロエチレン（PTFE: poly tetra fluoro ethylene）、或いはポリイミドを主原料としてカーボンを分散させた半導電性の材料を用いれば良い。

給紙部１２０は、記録紙Ｐを紙サイズ毎に格納する給紙カセット１２１を備え、画像形成部１１０に記録紙Ｐを１枚ずつ供給する。供給された記録紙Ｐは、中間転写ベルト１１３がトナー像を搬送するのに並行して搬出され、タイミングローラ対１１５を経由して、２次転写ローラ対１１４まで搬送される。タイミングローラ対１１５は１対のローラからなっており、記録紙Ｐが２次転写ローラ対１１４に到達するタイミングを調整する。

２次転写ローラ対１１４は転写電圧を印加された１対のローラからなっており、このローラ対は互いに圧接して転写ＮＩＰ部を形成している。この転写ＮＩＰ部において中間転写ベルト１１３上のトナー像が記録紙Ｐ上に静電転写（２次転写）される。トナー像を転写された記録紙Ｐは定着装置１１７へ搬送される。また、２次転写後、中間転写ベルト１１３上に残った残留トナーは、更に矢印Ａ方向に搬送された後、クリーナ１１６によって掻き取られ、廃棄される。

定着装置１１７は記録紙Ｐに担持されたトナー像を加熱、溶融して、記録紙Ｐに圧着する。トナー像を融着された記録紙Ｐは排紙ローラ対１１８によって排紙トレイ１１９上に排出される。なお、制御部１１２は、上記を含む画像形成装置１の動作を制御する。制御部１１２は、パソコン（PC: Personal Computer）やファクシミリ装置など、他の装置との間で画像データを送受信したり、プリントジョブを受け付けたりもする。

また、定着装置は、形成する画質を安定させるために画像安定化処理を実行する。反射濃度センサ１０２は、対象物を照明してその反射光量により濃度を計測することによって、画像安定化処理の際に２次転写ベルト上に形成されたレジストパターンを光学的に検出する。
なお、トナー像を転写するに当たっては、転写ローラに代えて転写チャージャや転写ベルトを用いても良い。また、中間転写ベルト１１３上の残留トナーを除去する際に、クリーナ１１６（クリーニングブレード）に代えて、クリーニングブラシやクリーニングローラ等を用いても良い。

［２］定着装置１１７の構成
次に、定着装置１１７の構成について説明する。
図２は、定着装置１１７の主要な構成を示す断面図である。図２に示されるように、定着装置１１７は、定着ローラ２００、ハロゲンヒータ２０１、加圧パッド２０２、２０５、支持部材２０３、２０６及びボルト２０４、２０７を備えている。定着ローラ２００は、アルミニウム製（鉄製でも良い。）で、厚さ０．６ｍｍ、外径３０ｍｍの円筒体である。また、定着ローラ２００は、アルミ製筒体の外周表面はブラスト加工された後、フッ素樹脂によるコートが施されることによって、離型層が形成されている。

加圧パッド２０２、２０５は、何れもＳＵＳ（Steel Use Stainless）製の板金を屈曲させたものである。また、加圧パッド２０２、２０５は、定着ローラ２００に当接する表面にフッ素コートが施されている。加圧パッド２０２、２０５は、それぞれ一端においてボルト２０４、２０７によって支持部材２０３、２０６に固定されており、支持部材２０３、２０６を介して定着装置１１７のハウジング（図示省略）に固定されている。また、加圧パッド２０２、２０５の自由端側は何れも定着ローラ２００の外周表面に圧接しており、その押圧力は３０Ｎ程度である。

なお、加圧パッド２０２、２０５は何れも弾性変形した状態で定着ローラ２００の外周表面に圧接するように、支持部材２０３、２０６に固定されている。これによって、定着ローラ２００の外周表面への圧接力が調整される。
記録シートは、定着装置１１７に対して矢印Ｂ方向に進入し、まず、加圧パッド２０２によって定着ローラ２００に押圧され、トナー像を溶融、圧着される。続いて、記録シートは、加圧パッド２０５によっても定着ローラ２００に押圧され、トナー像を更に溶融、圧着される。この間、記録シートは定着ローラ２００との間の摩擦力によって、定着ローラ２００が矢印Ｃ方向に回転するのに従って搬送される。

その後、記録シートは、ガイド部材２０８によって排紙ローラ対１１８へと導かれ、排紙ローラ対１１８によって排紙トレイ１１９上に排出される。
［３］加圧パッド２０２、２０５と定着ローラ２００の位置関係
次に、加圧パッド２０２、２０５と定着ローラ２００との位置関係について、記録シートの搬送性の良否の観点から説明する。

図３は、加圧パッド２０２、２０５と定着ローラ２００との位置関係を、定着ローラ２００の回転軸に垂直な断面において示す断面図である。図３に示されるように、加圧パッド２０２、２０５はそれぞれ定着ローラ２００に圧接する平面部分３０１、３０２を有している。
平面部分３０１は、平面部分３０２に対して、記録シートの搬送方向における上流側に位置している。平面部分３０１を記録シートの搬送方向における下流側に延長すると、平面部分３０２が存在している。このため、加圧パッド２０２と定着ローラ２００とがなすニップ部から排出される記録シートの排出方向の延長上に平面部分３０２が存在するので、加圧パッド２０２の平面部分３０１によって記録シートが加圧パッド２０５の平面部分３０２に導かれる。これによって、記録シートは、定着ローラ２００と加圧パッド２０５とが形成するニップ部へ円滑に搬送されるので、紙詰まりを防止することができる。

また、平面部分３０１、３０２がなす角度θは、何れも定着ローラ２００の外周面に接する関係上、０度以下にはなり得ず、常に０度よりも大きくなる。一方、角度θが大きすぎる場合には、加圧パッド２０２に導かれた記録シートが深い角度で加圧パッド２０５の平面部分３０２に突き当たることになり、紙詰まりが発生するおそれがある。このため、平面部分３０１、３０２がなす角度θを変化させて紙詰まりの発生の有無を確認する実験を行ったところ、次のような結果を得た。

図４は、上の実験結果を示す表である。図４に示されるように、角度θが３０度から４０度までの範囲内では紙詰まりは発生しなかったが、４５度を超えると紙詰まりの発生頻度が高くなった。なお、記録シートの搬送速度を７０ｍｍ／秒とした場合と、１４０ｍｍ／秒とした場合のそれぞれについて、加圧パッド２０２、２０５を定着ローラ２００の外周表面に圧接する押圧力を３０Ｎとした構成と、６０Ｎとした構成との両方の実験を行ったが、いずれの場合も実験結果は図４に示される通りであった。また、実験には、坪量が８０ｇ／ｍ^２の普通紙を用い、定着温度は１８０℃とした。

さて、平面部分３０１、３０２何れも定着ローラ２００の外周面に接する関係上、角度θは１８０度未満にならざるを得ない。角度θが５０度を超え、かつ、１８０度未満である場合については、実験は行っていないが、加圧パッド２０２に導かれた記録シートが更に深い角度で加圧パッド２０５の平面部分３０２に突き当たることになるので、紙詰まりの発生頻度が更に高くなることは明らかである。

このため、角度θが４０度以下となるように、加圧パッド２０２、２０５を配設するのが望ましい。また、加圧パッド２０２、２０５を互いに干渉させることなく配設するためには、角度θを２０度以上とするのが現実的である。
したがって、角度θが２０度以上、４０度以下の範囲内になるように加圧パッド２０２、２０５を配設すれば、加圧パッド２０５と定着ローラ２００とがなすニップ部に記録シートを円滑に突入させることができる。これによって、紙詰まりを防止して、高い用紙搬送性を実現することができる。

［４］変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
（１）上記実施の形態においては、２つの加圧パッド２０２、２０５を定着ローラ２００に圧接する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。図５は、本変形例に係る定着装置の構成を示す断面図である。

図５に示されるように、本変形例に係る定着装置５は、加圧パッド２０２に代えて、加圧ローラ５０１を備えている。加圧ローラ５０１と定着ローラ２００とがなすニップ部から排出される記録シートの排出方向の延長上に、加圧パッド２０５の平面部分３０２が存在している。したがって、加圧ローラ５０１と定着ローラ２００とがなすニップ部から排出された記録シートは加圧パッド２０５の平面部分３０２に突き当たった後、加圧パッド２０５と定着ローラ２００とがなすニップ部に進入する。

加圧ローラ５０１と定着ローラ２００とがなすニップ部から排出される記録シートの排出方向と加圧パッド２０５の平面部分３０２とがなす角度θも４０度以下にすることによって紙詰まりを防止して、記録シートを円滑に搬送、定着することができる。また、加圧パッド２０５と加圧ローラ５０１との干渉を避けるためには、加圧ローラ５０１の外径を小さくすることも考えられる。しかしながら、加圧ローラ５０１の外径を小さくし過ぎると、加圧ローラ５０１と定着ローラ２００とがなすニップ部から排出される記録シートの排出方向が不安定になるおそれがあるので、やはり角度θを２０度以上とするのが望ましい。

（２）上記実施の形態においては、２つの加圧パッド２０２、２０５を定着ローラ２００に圧接する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて、３つ以上の加圧パッドを定着ローラ２００に圧接してもよい。図６は、本変形例に係る定着装置の構成を示す断面図である。
図６に示されるように、本変形例に係る定着装置１１７は、３つの加圧パッド２０２、２０５及び６０１を備えており、加圧パッド６０１の一方の端部（固定端）は、支持部材６０２にボルト６０３を用いて固定されることによって、定着装置１１７のハウジングに固定されている。また、加圧パッド６０１の自由端側の平面部分６０４は定着ローラ２００の外周表面に圧接しており、その押圧力は３０Ｎ程度である。

未定着トナー像を担持する記録シートは、ガイド部材６１０によって、加圧パッド２０２と定着ローラ２００とがなすニップ部へ向けて矢印Ｂ方向に導かれる。そして、定着ローラ２００が矢印Ｃ方向に回転するのに連れて、記録シートは、定着ローラ２００が加圧パッド２０５、６０１となすニップ部に通紙され、トナー像を熱定着される。その後、記録シートは矢印Ｄ方向へ進んで、ガイド部材２０８によって排紙ローラ対（図示省略）へと導かれる。

加圧パッド２０２、２０５の平面部分３０１、３０２がなす角度θは０度より大きく、４０度以下の範囲内にあり、かつ、加圧パッド２０５、６０１の平面部分３０２、６０４がなす角度θ´もまた０度より大きく、４０度以下の範囲内にある。なお、３つの加圧パッド２０２、２０５及び６０１を定着ローラ２００の周囲に順次、配設する必要から、角度θ、θ´は何れも２０度以上であることが望ましい。

このようにすれば、定着装置１１７に通紙される記録シートの紙詰まりを防止して、高い搬送性を実現することができる。同時に、記録シートに定着ニップを３つ以上通過させることができるので、高い定着性を実現することができる。
（３）上記実施の形態においては、ハロゲンヒータ２０１を用いて定着ローラ２００を加熱する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、電磁誘導発熱体に交番磁界を印加して渦電流によりジュール発熱させる電磁誘導加熱方式や、抵抗発熱体に通電して発熱させる抵抗発熱体方式など、ハロゲンヒータ２０１以外の熱源を用いて定着ローラ２００を加熱しても良い。また、ハロゲンヒータ２０１を用いる場合であっても、例えば、複数のハロゲンヒータ２０１を備えていても良く、通紙される記録シートのサイズ等に応じて異なるサイズのハロゲンヒータ２０１を切り替えても良い。

また、定着ローラ２００に代えて定着ベルトを用いても本発明の効果は同じである。定着ベルトを用いる際には、定着ベルトを介して加圧パッドに圧接する圧接部材を備えれば良く、定着ベルトと圧接部材との接触面積が小さいほど、定着装置の熱効率を向上させることができる。
（４）上記実施の形態においては、いわゆる多機能機を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて単機能機、例えば、プリンタ装置や複写装置、ファクシミリ装置などに本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。また、多機能機に適用する場合であっても、本発明に係る定着装置を備えていれば、備える機能の組み合わせに関わらず本発明の効果を得ることができる。

本発明に係る定着装置及び画像形成装置は、固定式の加圧部材を複数個、定着回転体に圧接した定着装置における記録シートの搬送性を向上させる技術として有用である。

１…………………………………………………画像形成装置
１１７……………………………………………定着装置
２００、７０２…………………………………定着ローラ
２０１……………………………………………ハロゲンヒータ
２０２、２０５、６０１、７０３〜７０５…加圧パッド
２０３、２０６、６０２………………………支持部材
２０４、２０７、６０３………………………ボルト
２０８、６１０…………………………………ガイド部材
３０１、３０２、６０４………………………平面部分
５０１……………………………………………加圧ローラ

Claims

記録シートが担持するトナー像を溶融する定着回転体と、
何れも定着回転体の周面に圧接され、溶融したトナーを記録シートに圧着する複数の加圧部材と、を備え、
前記複数の加圧部材のうち、記録シートの搬送方向における少なくとも下流側の加圧部材は、平面部分を有する固定式の加圧部材であって、
当該平面部分は定着回転体に圧接されており、
上流側の加圧部材と定着回転体とがなすニップ部から排出される記録シートの排出方向の延長上に、前記平面部分が存在しており、
定着回転体の回転軸に垂直な平面において、前記排出方向と前記平面部分がなす角度が０度より大きく、４０度以下である
ことを特徴とする定着装置。
記録シートの搬送方向における上流側の加圧部材も、平面部分を有する固定式の加圧部材であって、
当該平面部分は定着回転体の周面に圧接されており、
定着回転体の回転軸に垂直な断面において、上流側の平面部分の延長上に下流側の平面部分が存在する
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
定着回転体の回転軸に垂直な断面において、前記排出方向と前記平面部分がなす角度が２０度以上である
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１から３の何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。