JP2008145971A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱源を動かすことなく非押圧状態に切替えることができ、加熱ベルトへの弾性回転体の負荷変動に対して安定した押圧力を維持し、加熱ベルトの変形を防止することが可能な定着装置を提供する。
【解決手段】加熱ベルト２と弾性回転体３とが圧接して転写紙を挟んで搬送し、転写紙上のトナーを定着する定着装置において、加熱ベルト２は、その内側に、加熱ベルト２と弾性回転体３とが圧接して形成するニップ部に沿う部分を有する保持手段５と、保持手段５を介して加熱ベルト２を弾性回転体３へ押圧する押圧手段６と、保持手段５、押圧手段６及び加熱ベルト２と非接触に加熱ベルト２を加熱する加熱源４とを備え、押圧手段６は、押圧状態と非押圧状態とに切替え可能とし、非押圧状態のとき保持手段５が弾性回転体３と圧接する側の加熱ベルト部分から離れて反対側の加熱ベルト部分を押し、加熱ベルト２と弾性回転体３とが非接触となるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、定着装置に関し、より詳しくは、転写紙非搬送時等には加圧部材への加熱ベルトの押圧を解除し、搬送時には負荷変動に対応して押圧力を維持する定着装置に関するものである。

複写機やファクシミリ等の画像形成装置では、感光体ドラム表面に形成されたトナー像が転写紙上に転写され、定着装置によって転写紙上にトナーが定着される。その定着装置としては、転写紙上のトナーを加熱融解させる加熱ローラと、該加熱ローラに圧接して転写紙を挟持搬送し、トナーを転写紙上に定着する加圧ローラ等の弾性回転体とで構成される熱ローラ定着装置が一般的である
その加熱ローラには、いわゆるローラを用いると、該ローラが定着温度に達するまでかなりなウォームアップ時間を要するため、ウォームアップ時間を短縮できる加熱ベルトが用いられるようになっている。

この加熱ベルトが用いられる場合、加熱体が常に加熱ベルトを弾性回転体に押付けるように構成されるため、ベルトが熱変形を起こすという問題がある。中でも、ウォームアップ時間を短縮するために薄くしたベルトの場合は特に、加熱ローラと比較して熱変形を生じやすい。
そこで、転写紙が定着装置に搬送されないときには、加熱ベルトと弾性回転体との接触圧を解除することによって、熱変形を防止することが行われている。
圧を解除するためには、加熱ベルト又は加圧ベルトを移動し、加熱ベルトと加圧ローラを機械的に離間させる方法をとることができる。

加熱ベルトを移動する方法としては、例えば、加熱ベルトの内部において、該加熱ベルトと加熱源とを担持して上下方向に移動できる可動ブロックを備え、該可動ブロックを上方向に移動することによって、加熱ベルトと加圧ローラとの接触圧を弱める技術が提案されている（下記特許文献１参照）。
また、加圧ローラを移動する方法としては、ウォームアップ時に、熱を奪う媒体となる加圧ローラの加熱ベルトへの接触を避ける目的で、加圧ローラを加熱ベルトから離すことが提案されている（下記特許文献２参照）。

しかしながら、加熱源とともに加熱ベルトを移動する場合、加熱源の配線処理が困難となるという問題がある。
また、加圧ローラを移動する場合には、弾性回転体である加圧ローラの駆動力を用いて加熱ベルトを回転させているので、弾性回転体を非押圧状態から押圧状態にしたとき、加熱ベルトを回転させるための負荷変動が生じることによって、同時に押圧力の変化が発生するという問題がある。このような押圧力の変化は、ベルトの変形を引き起こす要因ともなる。

特開平６−１９３４４号公報 特開２００４−５３６１８号公報

本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、加熱源を動かすことなく非押圧状態に切替えることができ、加熱ベルトへの弾性回転体の負荷変動に対して安定した押圧力を維持し、加熱ベルトの変形を防止することが可能な定着装置を提供するものである。

請求項１に係る発明は、加熱ベルトと弾性回転体（加圧ローラ）とが圧接して転写紙を挟んで搬送し、該転写紙上のトナーを定着する定着装置において、前記加熱ベルトは、その内側に、当該加熱ベルトと前記弾性回転体とが圧接して形成するニップ部に沿う部分を有する保持手段と、該保持手段を介して当該加熱ベルトを前記弾性回転体へ押圧する押圧手段と、該保持手段及び押圧手段並びに当該加熱ベルトと非接触に加熱ベルトを加熱する加熱源とを備え、該押圧手段は、押圧状態と非押圧状態とを切替え、非押圧状態のとき、前記保持手段が前記弾性回転体と圧接する側の加熱ベルト部分から離れて、反対側の加熱ベルト部分を押し、前記加熱ベルトと弾性回転体とが非接触となることを特徴とする定着装置に関する。

請求項２に係る発明は、前記保持手段は、前記ニップ部に沿う保持部材と、該保持部材と略直角に接する補強部材とからなり、前記押圧手段は、前記補強部材を前記保持部材側へ付勢する押圧部材と、該押圧部材の付勢とその解除を切替える加圧カムと、前記補強部材を前記保持部材と反対方向の加熱ベルトに対して付勢する解除部材とからなり、前記加圧カムの切替えによって、転写紙が搬送されるとき、前記押圧部材が前記補強部材を前記弾性回転体方向へ付勢して押圧状態とし、転写紙が搬送されないとき、該押圧部材の付勢を解除して、前記解除部材の付勢によって非押圧状態とすることを特徴とする請求項１記載の定着装置に関する。

請求項３に係る発明は、転写紙の搬送情報を取得し、前記加圧カムの切替えを制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置に関する。

請求項１に係る発明によれば、加熱ベルトの内側に、保持手段と、保持手段を押圧する押圧手段と、これらに非接触な加熱源とを備え、押圧手段が押圧状態と非押圧状態とを切り替え、非押圧状態のとき、保持手段が加圧ローラ（弾性回転体）と圧接する側の加熱ベルト部分から離れて、反対側の上側の加熱ベルト部分を持ち上げるので、加熱源を移動することなく、非押圧状態に切替えることができ、加熱源への電力供給用の配線が複雑になることがなく、簡便に定着装置を構成することが可能となる。また、保持手段が加熱ベルトの内側にニップ部に沿うように設けられているので、非押圧状態から押圧状態への切替え時等に、加熱ベルトへの加圧ローラの負荷変動が生じても、その負荷変動に対して安定した押圧力を維持することができる。
さらに、このように転写紙非搬送時等に非押圧状態に切替えることができ、負荷変動に対して安定した押圧力を維持できることによって、持続的な押圧や負荷変動による加熱ベルトの変形を防止することが可能となる。

請求項２に係る発明によれば、保持手段は、ニップ幅に沿う保持部材と、保持部材と略直角に接する補強部材とで構成し、押圧手段は、補強部材を保持部材側へ付勢する押圧バネ（押圧部材）と、押圧バネの付勢とその解除とを切替える加圧カムと、補強部材を保持部材と反対方向の加熱ベルトに対して付勢するバネ等の解除部材とで構成するので、略直角に接続された補強部材を介してニップ部に沿うように設けられた保持部材に安定した押圧力をかけることができ、加熱ベルトへの加圧ローラの負荷変動に対して、より安定した押圧力を維持することができる。これによって、加圧カムの切替えによって転写紙搬送時に押圧部材が補強部材を弾性回転体方向へ付勢して押圧状態とし、非搬送時には押圧部材の付勢を解除して、解除部材の付勢により非押圧状態とすることを繰返しても、負荷変動に対応することができ、加熱ベルトの変形を防止することができる。また、バネやカム等の簡易な構成で押圧状態と非押圧状態とを切替えることができる。

請求項３に係る発明によれば、転写紙の搬送情報を取得し、加圧カムの切替えを制御する制御部を備えたので、転写紙非搬送時には加圧カムを非押圧状態に切替えることができ、不必要な押圧状態を避けて加熱ベルトの変形を防止することができる。

以下、本発明に係る定着装置の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係る定着装置の実施形態の構成例を示す正面図である。図２は、図１の定着装置の主要部の構成を模式的に示す左側面図であり、押圧状態を示している。図３は、図２と同様の左側面図であり、非押圧状態を示している。
本発明に係る定着装置（１）は、転写紙（２２）上のトナー（２３）を加熱融解する加熱ベルト（２）と、この加熱ベルト（２）に圧接して転写紙（２２）を挟持搬送し、トナー（２３）を転写紙（２２）上に定着させる加圧ローラ（３）とを備える。

加熱ベルト（２）は、その内側に、この加熱ベルト（２）と加圧ローラ（３）とが圧接して形成するニップ部（７）に沿う部分を有する保持手段（５）と、この保持手段を介して加熱ベルトを加圧ローラ（３）へ押圧する押圧手段（６）と、保持手段（５）、押圧手段（６）及び加熱ベルト（２）と非接触に加熱ベルトを加熱する２つの加熱源（４）とを備えている。

保持手段（５）は、ニップ部（７）に沿う保持部材（５ａ）と、この保持部材（５ａ）と略直角に接する補強部材（５ｂ）とからなる。
押圧手段（６）は、補強部材（５ｂ）を保持部材（５ａ）側へ付勢する押圧バネ（６ａ）と、この押圧バネ（６ａ）の付勢とその解除とを切替える加圧カム（６ｂ）と、補強部材（５ｂ）を保持部材（５ａ）と反対方向に付勢する解除バネ（６ｃ）とからなる。

また、定着装置（１）は、加圧カム（６ｂ）を回転して加熱ベルト（２）の加圧ローラ（３）への押圧状態と非押圧状態とを切替える加圧モータ（９）と、転写紙が搬送されてくる転写紙搬送時か、搬送されない非搬送時かの搬送状態を検知し、転写紙搬送状態に応じて加圧モータ（９）の回転を制御する制御部（９）を備えている。
さらに、定着装置（１）には、図２に示すようにトナー（２３）が転写された転写紙（２２）をニップ部（７）へ導入する挿入ガイド（２４）を備えている。挿入ガイド（２４）は、図１においては省略しているが、転写紙（２２）は図１の紙面略垂直方向に手前側から裏面側へ搬送されることになる。

本実施形態においては、弾性回転体として加圧ローラ（３）を一例として示しているが、加圧ベルトを用いることも可能で、同様の効果を奏することができる。
これら加圧ローラ（３）、加圧ベルト及び加熱ベルト（２）としては、厚みや材質が特に限定されるものではなく、従来公知の厚みや材質で構成することができる。

補強部材（５ｂ）としては、押圧バネ（６ａ）による付勢力を保持部材（５ａ）へ確実に伝えることができれば特に限定されるものではなく、例えば、ステンレス鋼を例示することができる。保持部材（５ａ）としては、補強部材（５ｂ）からの押圧力を受けて適切なニップ部（７）を形成することができればよく、多少弾性のあることが好ましく、例えば、バネ性ステンレス鋼板やリン青銅板を例示することができる。
また、押圧バネ（６ａ）及び解除バネ（６ｃ）としては、図示したようなコイル状のバネ以外の弾性体を用いることも可能である。加圧カム（６ｂ）は、押圧状態と非押圧状態とを切替えることができる従来公知のカム構造であれば、特に限定されない。
加熱源（４）は、図示例では好ましい例として輻射熱を発生する熱源を２つ備える場合を示したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば加熱ベルト（２）内の空気を暖めるようなものであっても可能である。

ここで、本実施形態の定着装置（１）において特徴的な保持手段（５）及び加熱源（４）について、具体的に説明する。
保持手段（５）は、上述のように保持部材（５ａ）と補強部材（５ｂ）とで構成され、板状の補強部材（５ｂ）が、２つの円筒状の加熱源（４）の間に、これらと非接触に配置されている。また、この補強部材（５ｂ）は、その幅（短辺）方向を略垂直に配置され、加熱源（４）は図示しない固定部材によって加熱ベルト（２）や保持手段（５）の動きに連動しないように固定されているので、押圧バネ（６ａ）の付勢が解除されても、補強部材（５ｂ）は加熱源（４）に接触することなく上方向に移動することができる。

また、押圧バネ（６ａ）は、加熱ベルト（２）の外において補強部材（５ｂ）の長手方向両端部を付勢するので、押圧バネ（６ａ）自体が加熱ベルト（２）と接触することなくバネの変動幅を大きくすることができる。よって、補強部材（５ｂ）が充分に上方向に移動して加熱ベルト（２）を充分に持ち上げるとともに、加熱ベルト（２）の内周に沿い、且つ、補強部材（５ｂ）に接続している保持部材（５ａ）は、完全に加熱ベルト（２）を加圧ローラ（３）から離すことができる。

次に、このように構成される定着装置（１）におけるトナー定着動作について、図1及び２を参照し、転写紙搬送時と非搬送時に分けて説明する。
（転写紙搬送時）
まず、図示しない感光体から送られてきたトナー（２３）が付着した転写紙（２２）を、挿入ガイド（２４）から導入する（ステップ１）。

このとき、制御部（１０）は、例えば挿入ガイド（２４）の搬送経路上流側にある図示しないレジストローラ間を転写紙が通ったことを検知して、転写紙が搬送されてくる状況を把握し、加圧モータ（９）を制御する。加圧モータ（９）によって、加熱ベルト（２）側では、図２のように加圧カム（６ｂ）が押圧状態になっており、押圧バネ（６ａ）を押下げている。押下げられた押圧バネ（６ａ）は、補強部材（５ｂ）を下方向、即ち保持部材（５ａ）側へ付勢している。なお、解除バネ（６ｃ）は、常に補強部材（５ｂ）を上方向、即ち保持部材（５ａ）と反対方向に付勢しているが、押圧バネ（６ａ）の付勢力より弱いため、この時点では解除バネ（６ｃ）の付勢力は働いていない。そして、補強部材（５ｂ）に接続された保持部材（５ａ）は、加熱ベルト（２）を加圧ローラ（３）へ圧接させ、適切なニップ幅を有するニップ部（７）を形成している。

次いで、挿入ガイド（２４）からニップ部（７）へ導入された転写紙（２２）上では、トナー（２３）が、加熱ベルト（２）によって加熱融解されるとともに、加圧ローラ（３）との圧によって転写紙（２２）に定着する（ステップ２）。
トナー（２３）が定着した転写紙（２２）は、導入ガイド（２４）の反対側から定着装置（１）を出て、図示しない画像形成装置から排出される（ステップ３）。

（転写紙非搬送時）
制御部（１０）は、前述のレジストローラ間を一定時間転写紙が通過しないことを検知して、転写紙が搬送されない非搬送時であることを把握し、加熱ベルト（２）及び加圧ローラ（３）の回転を止めて加熱源（４）の電源を切るとともに、加圧カム（６ｂ）を押圧状態から非押圧状態へ切替えるように加圧モータ（９）を回転させる。（ステップ１２）。

加圧モータ（９）の回転によって、加圧カム（６ｂ）は図３のように非押圧状態に切替わり、押圧バネ（６ａ）の付勢を解除する（ステップ１３）。
補強部材（５ｂ）は、押圧バネ（６ａ）の付勢解除によって、下方向、即ち保持部材（５a）側へ付勢されなくなり、替わりに解除バネ（６ｃ）の付勢力によって、上方向、即ち保持部材（５ａ）と反対方向に付勢され、保持部材（５ａ）とともに上方向に移動する。このとき、補強部材（５ｂ）の上端が加熱ベルト（２）を持ち上げて、加熱ベルト（２）と加圧ローラ（３）とを完全に離間させる（ステップ１４）。

このように、加熱ベルト（２）の内側に、保持手段（５）と、保持手段（５）を押圧する押圧手段（６）と、これらに非接触な加熱源（４）とを備え、押圧手段（６）が押圧状態と非押圧状態とを切り替え、非押圧状態のとき、保持手段（５）が加圧ローラ（３）と圧接する側の加熱ベルト（２）部分から離れて、反対側の上側の加熱ベルト（２）部分を持ち上げ、加熱ベルト（２）と加圧ローラ（３）とが非接触となるので、転写紙非搬送時等には、加熱源（４）を移動することなく、非押圧状態に切替えることができる。よって、加熱源（４）を移動する必要がないので、加熱源（４）への電力供給用の配線が複雑になることがなく、簡便に定着装置（１）を構成することが可能となる。

この非押圧状態においては加熱ベルト（２）と加圧ローラ（３）が非接触となるので、加熱源（４）の電源が切られて加熱ベルト（２）が冷却される際、加圧ローラ（３）と接触する箇所がなく、加熱ベルト（２）が均一に収縮して変形を防止することができる。特に、加熱源（４）が輻射熱を発生する熱源である場合には、加熱ベルト（２）が加圧ローラ（３）と接触している箇所と接触していない箇所との加熱ベルト（２）の収縮率が大きくなるので、これを回避することが可能である。

また、保持手段（５）が加熱ベルト（２）の内側にニップ部（７）に沿うように設けられているので、非押圧状態から押圧状態への切替え時等に、加熱ベルト（２）への加圧ローラ（３）の負荷変動が生じても、その負荷変動に対して安定した押圧力を維持することができる。
さらに、このように転写紙非搬送時等に非押圧状態に切替えることができ、負荷変動に対して安定した押圧力を維持できることによって、持続的な押圧や負荷変動による加熱ベルトの変形を防止することが可能となる。

また、保持手段（５）は、ニップ幅に沿う保持部材（５ａ）と、保持部材（５ａ）と略直角に接する補強部材（５ｂ）とで構成し、押圧手段（６）は、補強部材（５ｂ）を保持部材（５ａ）側へ付勢する押圧バネ（６ａ）と、押圧バネ（６ａ）の付勢とその解除とを切替える加圧カム（６ｂ）と、補強部材（５ｂ）を保持部材（５ａ）と反対方向の加熱ベルトを付勢するバネ等の解除部材（６ｃ）とで構成するので、略直角に接続された補強部材を介してニップ部（７）に沿うように設けられた保持部材（５ａ）に安定した押圧力をかけることができ、加熱ベルト（２）への加圧ローラ（３）の負荷変動に対して、より安定した押圧力を維持することができる。
これによって、加圧カムの切替えによって転写紙搬送時に押圧部材が補強部材を弾性回転体方向へ付勢して押圧状態とし、非搬送時には押圧部材の付勢を解除して、解除部材の付勢により非押圧状態とすることを繰返しても、負荷変動に対応することができ、加熱ベルトの変形を防止することができる。

また、バネやカム等の簡易な構成で押圧状態と非押圧状態とを切替えることができる。
さらに、転写紙の搬送情報を取得し、加圧カム（６ｂ）の切替えを制御する制御部（１０）を備えたので、転写紙非搬送時には加圧カム（６ｂ）を非押圧状態に切替えることができ、不必要な押圧状態を避けて加熱ベルトの変形を防止することができる。

本発明は、加熱ベルトを採用する定着装置において好適に利用されるものである。

本発明に係る定着装置の実施形態の構成例を示す正面図である。 図１の定着装置の主要部の構成を模式的に示す押圧状態の左側面図である。 図１の定着装置の主要部の構成を模式的に示す非押圧状態の左側面図である。

符号の説明

１ 定着装置
２ 加熱ベルト
３ 加圧ローラ
４ 加熱源
５ 保持手段
５ａ 保持部材
５ｂ 補強部材
６ 押圧手段
６ａ 押圧部材
６ｂ 加圧カム
６ｃ 解除部材
８ 異常検知センサ
９ 制御部
１０ 加圧モータ

Claims (3)

1. 加熱ベルトと弾性回転体とが圧接して転写紙を挟んで搬送し、該転写紙上のトナーを定着する定着装置において、
   前記加熱ベルトは、その内側に、当該加熱ベルトと前記弾性回転体とが圧接して形成するニップ部に沿う部分を有する保持手段と、該保持手段を介して当該加熱ベルトを前記弾性回転体へ押圧する押圧手段と、該保持手段及び押圧手段並びに当該加熱ベルトと非接触に加熱ベルトを加熱する加熱源とを備え、
   該押圧手段は、押圧状態と非押圧状態とを切替え、非押圧状態のとき、前記保持手段が前記弾性回転体と圧接する側の加熱ベルト部分から離れて、反対側の加熱ベルト部分を押し、前記加熱ベルトと弾性回転体とが非接触となることを特徴とする定着装置。
2. 前記保持手段は、前記ニップ部に沿う保持部材と、該保持部材と略直角に接する補強部材とからなり、
   前記押圧手段は、前記補強部材を前記保持部材側へ付勢する押圧部材と、該押圧部材の付勢とその解除を切替える加圧カムと、前記補強部材を前記保持部材と反対方向の加熱ベルトに対して付勢する解除部材とからなり、
   前記加圧カムの切替えによって、転写紙が搬送されるとき、前記押圧部材が前記補強部材を前記弾性回転体方向へ付勢して押圧状態とし、転写紙が搬送されないとき、該押圧部材の付勢を解除して、前記解除部材の付勢によって非押圧状態とすることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 転写紙の搬送情報を取得し、前記加圧カムの切替えを制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。

Images