JP2817165B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電子複写機や画像記録装置等のように、用
紙にトナー画像を定着させるための定着装置に関し、特
に、加熱ローラに対して加圧ベルト装置による押圧機構
を備えた装置に関する。

（従来の技術） 電子複写機や画像記録装置等のように、乾式トナーを
用いる画像形成装置においては、感光体ドラム等の画像
担持体に形成されたトナー画像を用紙に転写し、その未
定着トナー画像を担持する用紙を定着装置に向けて搬送
し、該定着装置において、熱や圧力を加えることによっ
てトナーを溶融して定着を行い、記録紙として完成する
ような手段が用いられる。

前述したような定着装置としては、加熱作用のみを行
うオーブン式定着装置や、圧力ローラの間に用紙を通し
て、その圧力によって定着を行うようにする圧力定着装
置等が用いられる場合もあるが、一般に加熱ローラ方式
の装置が用いられていることが多い。

前述した加熱ローラ方式の定着装置は、発熱体を内部
に設けた加熱ローラと、該加熱ローラに対して用紙を押
圧する加圧ローラとを対向させて配置し、両ローラの間
に用紙をニップすることによって、熱と圧力とを加えて
定着を行う定着を行う形式の装置である。

前記加熱ローラ方式の定着装置としては、例えば、特
開昭61−209472号公報等に示されるようなものがある。
この従来例の定着装置においては、加熱ローラと加圧ロ
ーラとの間のニップ形状を一定に維持させるようにする
ために、加圧ローラの表面を覆うゴムの材質を選択して
いるもので、両ローラの間のニップ部分における温度分
布を一定にするとともに、定着装置の立上がりの時間を
短縮させ得るようにすることを目的としているものであ
る。

（発明が解決しようとする問題点） 前述したような加熱ローラ方式の定着装置は、熱効率
と安全性等の点で、非常に優れた方式のものであるが、
用紙を両ローラの間に通して加熱と加圧とを行う際に、
用紙にしわや画像のズレ等が発生するという問題があ
る。

すなわち、加圧ローラをゴムローラで、加熱ローラを
剛性の大きな金属材料で構成した定着装置においては、
両ローラの間の用紙をニップする際に生じる用紙の巾方
向の速度分布は、中央部分に対して、その両側端部では
略0.1〜0.2％増速されるようにされることが望ましい。
そして、前述した速度分布を得るためには、加圧ローラ
のプロファイルを厳密に管理する必要があるが、該ロー
ラの軸方向（用紙の巾方向）に温度ムラが発生すると、
前記プロファイルが容易に変化してしまうという問題が
ある。

特に、A2サイズ以上の巾の広い用紙に対しては、その
ニップ形状がその用紙の巾方向に変化する度合が大きく
なるという問題があるために、用紙の巾方向に対して、
搬送速度を前述したような範囲以内に収めるようにする
ことが要求される。

しかしながら、上記したような従来の装置において
は、ローラの表面温度の制御を正確に行うことが困難で
あり、それによって、巾の広い用紙に対しては、しわが
発生することや、画像のズレ等が発生することは避けら
れないという問題がある。

すなわち、一般の加熱ローラ方式の定着装置において
は、加熱ローラと加圧ローラとによるニップ部分に大き
な速度差がある場合、例えば、理想的なニップ形状に比
較して、用紙の中央部分の速度が遅く、両側部分の速度
が速いものとなる場合には、その速度差が累積される
と、用紙の中央部分を上側に曲るような作用として現
れ、その用紙の中央部分が加熱ローラに接する程大きく
湾曲される場合がある。

そして、用紙の中央部分に担持された未定着トナー画
像が、加熱ローラに接して転写され、その加熱ローラか
ら用紙の別の部分にトナーが転写されたりして、画像の
ズレが発生する等の問題が生じる。他方、前記ニップ部
分での速度差が非常に小さい場合には、用紙にしわが発
生しやすい等の問題がある。

これに加えて、大サイズの用紙を用いて記録紙を作成
することが出来るような大型の画像形成装置において、
定着装置のローラは長いものが使用されているものであ
り、小サイズの用紙を連続して定着すると、その特に加
圧ローラの一部のみが、温度の低い状態となり、他の部
分は温度が高い状態のままで維持される。

そして、その後で、大サイズの用紙を定着しようとす
ると、両ローラの間のニップ形状が理想的な速度分布に
対して大きく変化することになり、用紙の両側部分の速
度と、中央部分での速度とが大きくズレを生じること等
によって、用紙に発生するしわ等が、特に強く現れると
いう傾向があり、その対策に苦慮することが多い。

そして、前述した用紙の巾方向での速度差の影響は、
特に大サイズの用紙を用いて記録紙を作成するような大
型の画像形成装置の場合には、前述したような画像のズ
レや用紙のしわ等が顕著に現れることになる。したがっ
て、両ローラの間のニップ部分で、中央部分と両側部分
での速度差を正確に設定することが要求されていても、
一般的な加圧ローラ方式の装置の場合には、前記プロフ
ァイルの管理が非常に困難である等の問題がある。

（発明の目的） 本発明は、上記のような従来より用いられている装置
の欠点を解消するもので、加圧ローラに代えて、加圧ベ
ルト装置を用いた定着装置を提供することを目的として
いる。

（問題点を解決するための手段および作用） 本発明は、トナー画像を担持する用紙に対して加熱と
加圧とを行い、トナーを溶融させて用紙に定着するよう
に構成してなる加熱ローラ方式の定着装置に関する。本
発明の請求項１の発明は、前記加熱ローラに対して用紙
を押圧する加圧ベルトと、前記加圧ベルトを掛け渡すも
のであり、複数のベルト支持部材からなる加圧ベルト支
持手段と、前記加圧ベルトの蛇行を検知するベルト検知
手段とを有し、前記複数のベルト支持部材のうち１つ
は、前記ベルト検知手段の検知結果に応じて前記加圧ベ
ルトの蛇行を修正するベルト蛇行修正手段であり、かか
るベルト蛇行修正手段は、加圧ベルト掛け渡し方向にほ
ぼ円弧形状の軌跡を描いて揺動することを特徴とする。

請求項２の発明は、前記加圧ベルト装置は、侵入ロー
ラと駆動ローラにより案内と駆動が行われ、テンション
ローラによって一定の張力を加えるとともに、前記ベル
トの蛇行を修正する手段として配置する蛇行修正ローラ
は、その両側に配置した駆動機構によって、蛇行修正ロ
ーラの両端部が、それぞれ侵入ローラとテンションロー
ラとを焦点とする楕円形状の軌跡を描いて揺動され得る
ように構成されることを特徴とする。

前述したように構成したことにより、本発明の定着装
置において、ベルト蛇行修正手段は、ほぼ加圧ベルト掛
け渡し方向に円弧形状の軌跡を描いて揺動するので、ベ
ルト蛇行修正のため、ベルト掛け渡し方向の垂直方向に
裏面からベルトを押圧する構成の装置や、ベルト縁部を
ガイドする構成の装置に比較して、ベルトの損傷を防止
できるものとなる。また、本発明においては、ベルトの
裏面を押圧するように配置した長い蛇行修正ローラを用
いて、ベルトの蛇行を修正するので、ベルトに局部的な
押圧作用を付与することがないために、ベルトの縁部に
余分な応力を加えたりすることがない。そして、前記蛇
行修正ローラの両端部に配置する駆動機構を用い、前記
駆動機構を限定した軌跡にしたがって揺動させながら蛇
行の修正を行うので、ベルトの蛇行修正作用を安定して
行うことができる。

したがって、本発明の定着装置においては、該加圧ベ
ルト装置と加熱ローラとの間に用紙を挟持しながら搬送
し、加圧プレートにより押圧して定着を行う際に、用紙
を加圧プレートにより正確に押圧することが出来る。

また、本発明の加圧ベルト装置は、大サイズの用紙に
対しても、その巾方向のニップ形状が変化したりするこ
とがなく、全体に均一に加圧作用を発揮出来るものであ
るから、用紙にしわ等が発生したりすることを防止する
ことが出来る。

（実施例） 図示された例に従って、本発明の定着装置の構成を説
明する。

第１図に示されるように、本発明の定着装置１は、内
部に発熱ランプ３を収容した加熱ローラ２と、該加熱ロ
ーラ２に対して用紙を押圧するための加圧ベルト装置1
0、および、該加圧ベルト装置の裏面から押圧作用を行
うための加圧プレート13とから構成されている。

本発明の定着装置１は、その上流側に搬送ベルト装置
５と、ガイド板６とを配置し、下流側には排出ローラ８
を配置しており、それ等の搬送手段によって、トナー画
像を担持する用紙を定着装置１に導入し、定着後の用紙
を排出側に送り出すことが出来るようにされる。

また、加熱ローラ２に対して温度センサー４を設け
て、該ローラの温度の調整を行うこと、および排出側に
剥離爪７を配置して、定着後の用紙を加熱ローラから剥
離する等の手段を用いるが、それ等の各機構は、一般の
定着装置の場合と同様に構成されることが出来る。

前述したような構成の定着装置１において、加圧ベル
ト装置10を構成する加圧ベルト11は、ガラスクロスにフ
ッ素樹脂をコーティングし、無端状のベルト部材として
構成されたものであり、そのガラスクロスの伸び率が非
常に小さいものであることから、加熱ローラからの熱に
よる影響が大きく発生することがないようにされる。

前述した本発明の加圧ベルト11は、その熱膨脹率が非
常に小さい材料で構成しているものであり、ガラスクロ
スを主体とした材料を用いてい場合には、通常のゴムロ
ーラに比較して、熱膨脹率が約1/20程度であるから、加
熱ローラによって加圧ベルトが熱せられることによっ
て、ニップ形状が変化する度合を少なくすることが出来
る。

また、前記ガラスクロスに対してフッ素樹脂をコーテ
ィングしているために、加熱ローラに対して用紙を押圧
して定着の動作を行う際に、その加圧ベルト装置の裏面
から加圧プレートにより押圧力を加えるとともに、該加
圧プレートに加圧ベルトを摺動させても、両者の摺動部
分に特に大きな摺動抵抗が発生したりすることがない。

本発明の加圧ベルト装置10は、図示されるように、侵
入ローラ15、駆動ローラ16、テンションローラ17および
蛇行修正ローラ20に巻き掛けられて、そのベルトの駆動
と、張力の設定、および、蛇行防止が行われるようにな
っている。

また、前記加圧ベルト装置10が用紙に接する部分の上
流部分には、ベルトの蛇行を検知するために、その加圧
ベルト11の両側に対してベルト縁部検知センサー12を配
置しており、そのベルトの両側にそれぞれ配置したベル
ト縁部検知センサー12を用いて、定着の動作を行ってい
る間に、加圧ベルト11が蛇行したりすることを検知し、
その修正の動作を行うことが出来るようにされる。

前述した本発明の各ローラ部材のうち、駆動ローラ16
と侵入ローラ15とは、従来一般のベルト駆動機構の場合
と同様な機構を用いることが可能であり、テンションロ
ーラ17も、スプリング18を用いて、加圧ベルト11に対し
て一定の張力を付与することが出来る。

これに対して、蛇行修正ローラ20は、加圧ベルト11の
巾方向に長いローラを配置し、そのローラ軸の両端部に
蛇行修正手段を配置したもので構成している。この蛇行
修正手段は、図示されるように、ソレノイド25とリンク
22とから構成され、リンク22を支点23を中心にして揺動
可能に設け、その基部にはソレノイド25を、他端部には
蛇行修正ローラ20の軸21を接続している。

また、前述した蛇行修正手段は、加圧ベルト装置の両
側に設けられ、各々に対応して配置されるベルト縁部検
知センサー12からの信号によってソレノイド25が作動さ
れ、加圧ベルト11の片寄りに応じて蛇行修正ローラ20を
揺動させて、ベルトの位置の修正を行うようにする。

本発明の蛇行修正手段において、蛇行修正ローラ20の
揺動される軌跡Ｒは、侵入ローラ15の軸芯と、テンショ
ンローラ17の軸芯とを焦点とする楕円を描き、その楕円
形の円弧にしたがって該蛇行修正ローラを揺動させるよ
うに、該ローラの案内機構を構成するものである。

そして、前述したように、支点23を介して揺動される
リンク22を、その端部の蛇行修正ローラの軸を保持する
部分が描く軌跡を、前述したように、楕円の円弧に近似
して形成することによって、ソレノイド25により蛇行修
正ローラを揺動させる際に、そのベルトから受ける抵抗
を非常に小さくすることが出来る。

前記加圧ベルト装置を加熱ローラ２に対して押圧する
ための加圧プレート13は、ステンレス板等のように、弾
力性の大きな板部材を用いるもので、第２図に示される
ように、その加圧ローラに対応する先端部分に所定の間
隔でスリット13bを多数設け、板部材の単位体13a……
が、ベルトを介して用紙を加圧ローラ２に向けて押圧す
るようにしている。

また、前記加圧プレート13の基部は、図示を省略した
定着装置のフレームに支持させる等の手段を用いること
が可能であり、その加圧プレートの基部を強固なものと
して形成することによって、各単位体13aを介して、加
熱ローラに対して用紙を押圧する際に、その押圧力を均
等に設定することが出来る。

前述した本発明の蛇行修正手段においては、第３図の
回路図に示されるように、センサー12、12aからのベル
ト縁部分の検知情報によって、ソレノイド25、25aが作
動されるように、そのソレノイドの駆動回路が構成さ
れ、ベルト縁部検知センサーの検知情報とリレーとを組
合せて、ソレノイドの駆動を行うようにしている。ま
た、第３図に示される回路においては、前述したセンサ
ーとソレノイドの駆動回路が、リレーk1、k2等と組み合
わされて、制御回路を構成している。

前記回路において、２つのベルト縁部検知センサーの
うち、いずれかが加圧ベルト11の側部を検知すると同時
にリレーがその信号を保持するので、その反対の側に設
けたセンサーがベルトの蛇行を検知するまで、ベルトを
他方に寄せるような動作を行うものとなる。そして、他
の側のセンサーがベルトの片寄りを検知すると、前記保
持回路がオフにされ、他の側のセンサーによるソレノイ
ドの動作と、リレーによる信号の保持の動作が継続され
るものとなる。

したがって、画像記録装置が記録紙の作成の動作を行
っている間は、その定着装置の加圧ベルト装置は、常時
蛇行の修正の動作を行いながら、用紙を加熱ローラと加
圧ベルト装置との間に案内し、該加圧ベルト装置の蛇行
を修正しながら、その用紙の巾方向に移動速度が変化し
たりすることを防止し、定着の作用を行うようにする。

なお、本発明の定着装置において、加圧ベルト装置は
加圧プレートに摺動されるものであるから、ガラスクロ
ス等のような摺動作用に対して耐久性の大きな部材を用
いるが、この加圧ベルト装置としては、必ずしもガラス
クロスを用いることに限定されるものではなく、その他
に、ガラスクロスと同様な性質を持つ材料で構成したも
のを用いることが可能である。

さらに、該加圧ベルト装置は、加熱ローラによって常
時加熱作用を受けるものであり、加圧プレートによって
大きな加圧力を受けた状態で使用されるものであるか
ら、フッ素樹脂をコーティングしているが、その摺動性
を向上させ得るようにするための手段としても、任意の
材料でコーティングすることが可能である。

また、本発明の加圧ベルトの蛇行を検知するためのセ
ンサーとしては、マイクロスイッチ機構や、フォトセン
サー等の任意の検知手段を用いることが可能である。そ
して、本発明の定着装置は、一般の大サイズの用紙を用
いてコピー等を作成する電子複写機等の他に、レーザー
プリンターや、その他の画像記録装置に適用することが
可能である。

（発明の効果） 本発明の定着装置においては、前述したように構成し
たことにより、ベルト蛇行修正手段は、ほぼ加圧ベルト
掛け渡し方向に円弧形状の軌跡を描いて揺動するので、
ベルト蛇行修正のため、ベルト掛け渡し方向の垂直方向
に裏面からベルトを押圧する構成の装置や、ベルト縁部
をガイドする構成の装置に比較して、ベルトの損傷を防
止できるものとなる。また、本発明においては、ベルト
の裏面を押圧するように配置した長い蛇行修正ローラを
用いて、ベルトの蛇行を修正するので、ベルトに局部的
な押圧作用を付与することがないために、ベルトの縁部
に余分な応力を加えたりすることがない。そして、前記
蛇行修正ローラの両端部に配置する駆動機構を用い、前
記駆動機構を限定した軌跡にしたがって揺動させながら
蛇行の修正を行うので、ベルトの蛇行修正作用を安定し
て行うことができる。

また、本発明の定着装置においては、該加圧ベルト装
置と加熱ローラとの間に用紙を挟持しながら搬送し、加
圧プレートにより押圧して定着を行う際に、用紙を加圧
プレートにより正確に押圧することが出来る。

さらに、本発明の加圧ベルト装置は、大サイズの用紙
に対しても、その巾方向のニップ形状が変化したりする
ことがなく、用紙の巾方向の速度分布を一定に保つこと
が出来るので、端部を引張り過ぎることによる画像のズ
レや、端部の速度がおそ過ぎることによるしわの発生等
を防止することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の定着装置の構成を示す側面図、第２図
は本発明の加圧プレートと加圧ベルト装置との関係を示
す説明図であり、第３図は本発明の制御手段の構成を示
す回路図である。 図中の符号 １……定着装置、２……加熱ローラ、10……加圧ベルト
装置、11……加圧ベルト、12……ベルト縁部検知センサ
ー、13……加圧プレート、15……侵入ローラ、16……駆
動ローラ、17……テンションローラ、20……蛇行修正ロ
ーラ、22……リンク、25……ソレノイド。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20 B65H 15/64

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トナー画像を担持する用紙に対して加熱と
   加圧とを行い、トナーを溶融させて用紙に定着するよう
   に構成してなる加熱ローラ方式の定着装置において、 前記加熱ローラに対して用紙を押圧する加圧ベルトと、 前記加圧ベルトを掛け渡すものであり、複数のベルト支
   持部材からなる加圧ベルト支持手段と、 前記加圧ベルトの蛇行を検知するベルト検知手段とを有
   し、 前記複数のベルト支持部材のうち１つは、前記ベルト検
   知手段の検知結果に応じて前記加圧ベルトの蛇行を修正
   するベルト蛇行修正手段であり、かかるベルト蛇行修正
   手段は、加圧ベルト掛け渡し方向にほぼ円弧形状の軌跡
   を描いて揺動することを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】前記加圧ベルト装置は、侵入ローラと駆動
   ローラにより案内と駆動が行われ、テンションローラに
   よって一定の張力を加えるとともに、 前記ベルトの蛇行を修正する手段として配置する蛇行修
   正ローラは、その両側に配置した駆動機構によって、蛇
   行修正ローラの両端部が、それぞれ侵入ローラとテンシ
   ョンローラとを焦点とする楕円形状の軌跡を描いて揺動
   され得るように構成されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の定着装置。