JP6579431B2 - 定着装置、定着方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
図1に示すように、本実施形態の画像形成装置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。
次に、前述した定着装置20の一型式であって本発明を適用可能な定着装置の基本構成を図2により説明する。図2の定着装置20は2つのローラ、すなわち、互いに接触して定着ニップとしてのニップ部Nを形成する定着ローラ21と加圧ローラ31を有する。定着ローラ21の内部には、定着ローラ21を加熱する加熱手段としてのハロゲンヒータ24が配設されている。当該加熱手段は、ハロゲンヒータ24に代えて定着ローラ21を外周面側から加熱する外部加熱方式にすることも可能である。また、定着ローラ21と加圧ローラ31は、モータ等の回転駆動手段によって、図の矢印方向に回転可能に構成されている。
図3は本発明の第1実施形態に係る定着装置の概略構成図である。図3に示すように、定着ローラ21の一端部に周方向に連続してギア部21aが設けられており、このギア部21aに、モータ等の回転駆動手段40に設けられた駆動ギア41が噛み合って連結されている。そして回転駆動手段40が駆動すると、ギア部21aを介して駆動力が定着ローラ21に付与され、定着ローラ21が回転駆動する。
このように剪断力F1、F2が存在するニップ部Nを転写媒体Pが通過すると、図6A及び図6Bに示すように、転写媒体Pと定着ローラ21との間、及び転写媒体Pと加圧ローラ31との間に、剪断力F1、F2が作用する。すなわち図6A(a)に示すように、定着ローラ21の表面に固着トナー203がある場合は、ニップ部Nに転写媒体Pを通過させることで、同図(b)に示すように、固着トナー203が下向き剪断力F2によって転写媒体Pに擦り取られる。
本発明の実施形態では、前記剪断力の周方向(ローラ回転方向)成分の大きさを、15N以上かつ25N以下となるように設定している。また、このような大きさの剪断力を発生させるために、定着ローラ21のトルクを、0.2N・m以上かつ0.3N・m以下に設定する。
図7Aは剪断力の周方向成分の大きさと固着トナーに起因するオフセット画像の発生率との関係を調べた試験結果である。この試験はA4サイズ用の2つの定着装置を使用して行った。第1の定着装置は本発明の実施形態の滑り軸受(図10AのU字型・丸型)を使用し、第2の定着装置は従来の滑り軸受(図10AのU字型・丸型)を使用した。なおU字型と丸型で試験結果に有意差は認められなかった。図7Aにおいて、実線A1、A2は、それぞれ定着ローラと加圧ローラとの間で生じる剪断力の周方向成分の大きさを示し、実線A1が第1のプリンタによるもので、実線A2が第2のプリンタによるものである。破線B1、B2は、それぞれ定着ローラにトナーが固着したことに起因するオフセット画像の発生率を示す。
図7Bは累積通紙枚数の増加に伴う定着ローラ21のトルクの変化と、固着トナーの発生との関係を調べた試験結果である。この試験も図7Aの試験で使用したのと同じA4サイズ用の2つの定着装置を使用して行った(定着ローラ21の直径は26mm)。点線が加圧ローラ用軸受として従来の滑り軸受(図4AのU字型・丸型)を使用した第2の定着装置の場合を示し、実線が本発明の実施形態の滑り軸受(図4AのU字型・丸型)を使用した第1の定着装置の場合を示している。なおU字型と丸型で試験結果に有意差は認められなかった。
定着ローラ21に生じるトルクTrは、ニップ部Nを転写媒体Pが通過する前の非通紙時における定着ローラ21に生じる総トルクである。定着ローラ21の総トルクは、例えば、図8に示すようなトルク測定装置50で測定することが可能である。
図9は本発明の第2実施形態に係る定着装置の概略構成図である。この第2実施形態では、加圧ローラ31の軸受として前述した図4B〜図4Dの軸受42ではなく、一般的な軸受摩擦が小さい転がり軸受や滑り軸受を使用する。その代わりに、この第2実施形態では、加圧ローラ31の非通紙領域にブレーキパッド32を摺接させている。
次に、本発明の第3実施形態を図10により説明する。この第3実施形態は、加圧ローラ31を定着ローラ21に付勢する圧縮バネ28をブレーキバネ(図9のブレーキバネ33)として兼用したものである。
次に、本発明の第4実施形態を図11Aにより説明する。この第4実施形態は、ブレーキパッド32による押圧力がニップ部Nの圧力に影響しないようにしたものである。すなわち、図11Aでは加圧ローラ31の軸方向両端面に対して軸方向からブレーキバネ33で付勢したブレーキパッド32を摺接させている。
次に、本発明の第5実施形態を図11Bにより説明する。この第5実施形態も、ブレーキパッド32による押圧力がニップ部Nの圧力に影響しないようにしたものである。すなわち、加圧ローラ31の外周面両端部の非通紙領域に、定着ローラ21と加圧ローラ31の中心間を結ぶ直線に対して垂直方向(定着ニップ部Nの接線方向と平行な方向)からブレーキバネ33で付勢したブレーキパッド32を摺接させている。図11Bの第5実施形態により、ブレーキパッド32による押圧力がニップ部Nの圧力に影響するのを回避することができ、ブレーキパッド32による押圧力でニップ部Nの軸線方向の圧力傾斜(左右偏差)が発生するのを防止することができる。
4Y−4K:作像部 5Y−5K:感光体ドラム
12:給紙部 20:定着装置
21:定着ローラ 21a:ギア部
22:加熱ローラ 23:分離部材
24:ハロゲンヒータ 25:サーミスタ
26:ニップ形成部材 27:定着ベルト
28:圧縮バネ 29:付勢レバー
29a:支点部 29b:中間部
31:加圧ローラ 31a:回転軸部
32:ブレーキパッド 33:ブレーキバネ
40:回転駆動手段 41:駆動ギア
42:滑り軸受 42a、42b、42c:凸部
42a1、42b1、42c1:面接触の領域 50:トルク測定装置
51:トルク変換器 52:モータ
53:シグナルコンディショナ 54:コンピュータ
55:固定台 56:駆動ギア
61:ブレーキパッド 75:帯電部
76:現像部 77:クリーニング部
78:中間転写ベルト 79Y−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:タイミングローラ対
99:排紙ローラ対 100:スタック部
101:ボトル収容部 102Y−102K:トナーボトル
200:固着トナー 203:固着トナー
L:レーザ光 N:ニップ部
P:転写媒体
Claims (14)
- 外周面が互いに圧接する駆動側と従動側の2つのローラの間に形成される定着ニップに、トナー像を保持した転写媒体を通過させることで前記トナー像を前記転写媒体に定着する定着装置において、
前記2つのローラの回転時に前記定着ニップに作用する剪断力は、15N以上で25N以下であることを特徴とする定着装置。 - 前記従動側のローラの回転軸部を支える滑り軸受を備えることを特徴とする請求項1の定着装置。
- 前記滑り軸受の軸穴摺動面に凸部が形成されていることを特徴とする請求項2の定着装置。
- 前記定着ニップに対する前記転写媒体の通紙枚数が1000枚以上で1万枚以下のときに当該定着ニップに生ずる剪断力が15N以上で25N以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項の定着装置。
- 前記定着ニップを前記転写媒体が通過する通紙時に前記転写媒体に作用する剪断力が、前記転写媒体が通過する前の非通紙時に前記定着ニップに作用する剪断力よりも大きいことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項の定着装置。
- 前記従動側のローラに摺接するブレーキパッドを設け、当該ブレーキパッドによって前記回転負荷を作用させるようにしたことを特徴とする請求項1の定着装置。
- 前記ブレーキパッドを前記従動側のローラの外周面の非通紙領域に摺接させるようにしたことを特徴とする請求項6の定着装置。
- 前記ブレーキパッドを前記定着ニップの接線方向と平行な方向から前記非通紙領域に摺接させるようにしたことを特徴とする請求項7の定着装置。
- 前記ブレーキパッドを前記従動側のローラの軸線方向一端面又は両端面に摺接させるようにしたことを特徴とする請求項6の定着装置。
- 請求項1から9のいずれか1項の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
- 外周面が互いに圧接する駆動側と従動側の2つのローラの間に形成される定着ニップに、トナー像を保持した転写媒体を通過させることで前記トナー像を前記転写媒体に定着する定着方法において、
前記2つのローラの回転時に前記定着ニップに作用する剪断力は15N以上で25N以下であることを特徴とする定着方法。 - 前記定着ニップに対する前記転写媒体の通紙枚数が1000枚以上で1万枚以下のときに当該定着ニップに生ずる剪断力が15N以上で25N以下であることを特徴とする請求項11の定着方法。
- 前記定着ニップを前記転写媒体が通過する通紙時に前記転写媒体に作用する剪断力が、前記転写媒体が通過する前の非通紙時に前記定着ニップに作用する剪断力よりも大きいことを特徴とする請求項11の定着方法。
- 前記従動側のローラに制動力を掛けることで前記剪断力を付与することを特徴とする請求項11の定着方法。
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