(57)【要約】【課題】記録媒体のトナー像を定着させるための圧力を効率的に作用させ、かつ小型化した定着器を備えた電子写真装置の提供。【解決手段】本発明の電子写真装置は、定着器の加圧部材の加圧方向を、ニップ部の曲面から、加熱ローラの軸心方向に対して、エンドレスベルトの走行に逆らう方向に傾けて加圧する様に配置した。傾ける角度をθとし、エンドレスベルトの裏面と加圧部材の表面との摩擦係数をμとしたときに、ｔａｎθ＝０．１μ〜４μとなるように設定した。【選択図】　図１
2004029610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光装置と、該感光装置上に静電潜像を形成する露光手段と、該静電潜像を黒，イエロー，マゼンタ，シアンの各色のトナーで顕在化する複数の現像器と、前記各色のトナーで顕在化したトナー像を重ね合わせてフルカラートナー像を形成する中間転写装置と、記録媒体供給装置と、定着器とを備えたフルカラー電子写真装置において、
前記定着器が、記録媒体上に形成されたトナー像に接触する加熱ローラと、該記録媒体のトナー像面と反対側の面に表面が接触し、該記録媒体が該加熱ローラとの間に挟み込まれるニップを形成するエンドレスベルトと、該エンドレスベルトの裏面に接触し、前記エンドレスベルトの裏面から前記エンドレスベルトと、前記記録媒体とを介して前記加熱ローラに圧力を付与し、前記加熱ローラの駆動時には前記エンドレスベルト裏面と接触面との間に速度差を生じる加圧部材とを備え、
前記加圧部材の加圧方向が、前記接触点から前記加熱ローラの軸心方向に対して、前記エンドレスベルトの走行方向とに逆方向に傾けて加圧することを特徴としたフルカラー電子写真装置。
【請求項２】
請求項１に記載のフルカラー電子写真装置において、前記加圧部材の加圧方向は、前記接触点から前記加熱ローラの軸心方向に対して、前記エンドレスベルトの走行方向とに逆方向に傾けて加圧し、その傾け角度をθ、前記エンドレスベルトの裏面と前記加圧部材表面との摩擦係数をμとしたときに、ｔａｎθ＝０．１μ〜４μとなるように設定することを特徴としたフルカラー電子写真装置。
【請求項３】
請求項１に記載のフルカラー電子写真装置において、前記加圧部材は前記ニップの前記記録媒体の走行方向に複数個に分割され、該複数個の加圧部材が独立に加圧され、前記加圧部材の加圧方向は、前記接触点から前記加熱ローラの軸心方向に対して、前記エンドレスベルトの走行方向と逆方向に傾けて加圧することを特徴としたフルカラー電子写真装置。
【請求項４】
請求項３に記載のフルカラー電子写真装置において、前記加圧部材の加圧方向は、それぞれ前記接触点から前記加熱ローラの軸心方向に対して、前記エンドレスベルトの走行方向と逆方向に傾けて加圧し、その傾け角度をθ、前記エンドレスベルトの裏面と該加圧部材表面との摩擦係数をμとしたときに、ｔａｎθ＝０．１μ〜４μとなるようにそれぞれ独立して設定することを特徴としたフルカラー電子写真装置。
【請求項５】
請求項３に記載のフルカラー電子写真装置において、少なくとも１つの前記加圧部材の加圧手段として、前記エンドレスベルトと前記加圧部材を保持する保持部材を有し、該保持部材に加圧力を付与する加圧手段を設けたことを特徴とするフルカラー電子写真装置。
【請求項６】
請求項３に記載のフルカラー電子写真装置において、少なくとも１つの前記加圧部材の加圧手段として、前記エンドレスベルトと前記加圧部材を保持する保持部材を有し、該保持部材に内蔵した、少なくとも１つの前記加圧手段を押圧する別の加圧手段を設けたことを特徴とするフルカラー電子写真装置。
【請求項７】
請求項３に記載のフルカラー電子写真装置において、少なくとも１つの前記加圧部材の加圧手段として、該加圧部材を保持する保持部材を有し、該保持部材に内蔵した、少なくとも１つの該加圧手段を押圧する加圧手段を設けたことを特徴とするフルカラー電子写真装置。
【請求項８】
請求項３に記載のフルカラー電子写真装置において、前記加圧部材が３分割されていて、前記エンドレスベルト入口側の加圧部材が前記接触点から前記加熱ローラの軸心方向に対して、前記エンドレスベルトの走行方向と逆方向に傾けて加圧しており、
前記エンドレスベルト出口側の加圧部材がローラ形状であることを特徴とするフルカラー電子写真装置。
【請求項９】
感光装置と、該感光装置上に静電潜像を形成する露光手段と、該静電潜像を４色のトナーで顕在化する複数の現像器と、前記各色のトナーで顕在化したトナー像を重ね合わせてフルカラートナー像を形成する中間転写装置と、記録媒体供給装置と、定着器とを備えたフルカラー電子写真装置において、
前記定着器が、記録媒体上に形成されたトナー像に接触する加熱源を内蔵した加熱ローラと、該記録媒体のトナー像面と反対側の面に表面が接触し、前記記録媒体が前記加熱ローラとの間に挟み込まれるニップを形成するエンドレスベルトと、該エンドレスベルトの裏面と接触し、該エンドレスベルトの裏面からエンドレスベルトと、該記録媒体とを介して前記加熱ローラに圧力を付与し、該加熱ローラの駆動時には該エンドレスベルト裏面と接触面との間に速度差を生じる加圧部材とを備え、
該加圧部材が前記エンドレスベルトの回転方向に沿って、複数の部材に分割されていて、定着器入口側の加圧部材の加圧力と出口側の加圧部材の加圧力とが異なり、
前記入口側の加圧部材の加圧方向が、該接触点から前記加熱ローラの軸心方向に対して、前記エンドレスベルトの走行方向とに逆方向に傾けて加圧することを特徴としたフルカラー電子写真装置。
【請求項１０】
感光装置と、該感光装置上に静電潜像を形成する露光手段と、該静電潜像を４色のトナーで顕在化する複数の現像器と、前記各色のトナーで顕在化したトナー像を重ね合わせてフルカラートナー像を形成する中間転写装置と、記録媒体供給装置と、定着器とを備えたフルカラー電子写真装置において、
前記定着器が、ヒータランプを内蔵し、記録媒体上に形成されたトナー像に接触する加熱ローラと、該記録媒体のトナー像面と反対側の面に表面が接触し、前記記録媒体が前記加熱ローラとの間に挟み込まれるニップを形成するエンドレスベルトと、該エンドレスベルトの裏面と接触し、該エンドレスベルトの裏面からエンドレスベルトと、該記録媒体とを介して前記加熱ローラに圧力を付与し、該加熱ローラの駆動時には該エンドレスベルト裏面と接触面との間に速度差を生じる加圧部材とを備え、
該加圧部材が前記エンドレスベルトの回転方向に沿って、複数の加圧パッドに分割されていて、定着器入口側の加圧部材の加圧力と出口側の加圧部材の加圧力とが異なり、
前記加圧部材の加圧方向が、該接触点から前記加熱ローラの軸心方向に対して、前記エンドレスベルトの走行方向とに逆方向に傾けて加圧することを特徴としたフルカラー電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタや複写機等のフルカラー電子写真装置に関し、特にエンドレスベルト方式で小型の定着装置を備えたフルカラー電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真装置では、感光体に潜像を形成し、これをトナーで現像し、この現像したトナー像を用紙である記録媒体に転写し、熱によってトナー像を用紙に定着させている。この定着過程では、発熱体を備えた加熱部材を未定着の画像が形成された記録媒体の未定着画像面と接触する位置に設置し、また記録媒体の他方の面からは、加圧部材によって記録媒体を加熱部材に押付けてトナー像を加熱溶融し、記録媒体へ定着させている。この定着過程で高い画像品質を得るためには、トナー像の加熱温度と、加圧力と、トナー像が熱および圧力を受ける定着時間とが重要な因子となる。
【０００３】
また、電子写真装置の高速化や高画質化，省電力化が進むにつれ、低い加熱量を安定してトナー像へ供給し、発熱体からトナー像への伝熱効率を向上させた上で、定着時間を確保する必要性が増してくる。
【０００４】
特開平８−２６２９０３号公報には、エンドレスベルトを用いた際に、安定して加圧力を付与できる様、加圧部材とエンドレスベルトより形成されるニップ部に、エンドレスベルトの裏面から圧力を付与する加圧部材を設けることを開示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の定着装置では、加熱部材や加圧部材がローラの様なニップ部が曲面を持つような形状であると、定着時間を確保するために用紙搬送方向のニップ幅を増やした場合に、その曲面に対して垂直方向へ均一に加圧力を付与させることが困難になり、加圧力のロスが発生して効率が悪くなる。
【０００６】
そこで、加圧部材をニップ部内で、用紙搬送方向に複数個分割し、それぞれ独立にニップ部の曲面に対して垂直方向へ加圧すると、それぞれの加圧部材が小型，薄肉化となり、強度が不足してエンドレスベルトの搬送方向へ撓み、均一な荷重がかけられなくなる。さらには、独立した加圧手段がそれぞれ加圧部材の数量分必要となるため、定着装置が大型化し、電子写真装置が小さくできない。
【０００７】
本発明の目的は、記録媒体のトナー像を定着させるための圧力を効率的に作用させ、かつ小型化した定着器を備えた電子写真装置の提供である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子写真装置は、定着器の加圧部材の加圧方向を、ニップ部の曲面から、加熱ローラの軸心方向に対して、エンドレスベルトの走行に逆らう方向に傾けて加圧する様に配置した。その傾け量は、傾け角度をθとし、エンドレスベルトの裏面と加圧部材の表面との摩擦係数をμとしたときに、ｔａｎθ＝０．１μ〜４μとなるように設定した。さらには、加圧部材とエンドレスベルトの裏面との間にエンドレスベルトとに対する摩擦係数が低い部材を介在させ、その部材とエンドレスベルトとの摩擦係数とが上記のμとθとの関係になっている。
【０００９】
また本発明の電子写真装置は、加圧部材の加圧手段は、少なくとも１つの加圧手段として、エンドレスベルトと加圧部材を保持するユニット保持部材を備え、ユニット保持部材に加圧力を付与する加圧手段を設け、さらに、ユニット保持部材に内蔵し、ユニット保持部材から少なくとも１つの加圧手段を押圧する加圧手段を設けた。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１１】
（実施例１）
図２は本実施例の電子写真装置であるフルカラープリンタの主断面図である。装置中央部に中間転写装置２１が配設されており、中間転写装置２１の周辺には、感光装置２２，転写装置２３，記録媒体剥離手段２４，中間転写装置清掃手段２５が配設されている。また、感光装置２２の周辺には、帯電器２６，感光体清掃手段２７，残像除去手段２８が配設されている。黒，イエロー，マゼンタ，シアンの４色の異なる色の微小着色粉体であるトナーを封入された現像器２９Ｋ，２９Ｙ，２９Ｍ，２９Ｃが重ねられて配設されており、その下方には露光手段
３０、またさらにその下方には記録媒体を溜めておく記録媒体保持手段３１，記録媒体供給装置３２が配設されている。電子写真装置上部には、定着装置２０，記録媒体排出装置３３が配設されている。
【００１２】
本実施例のフルカラープリンタは、以下に述べるプロセスでフルカラー画像を記録媒体上に形成する。まず、帯電器２６で感光装置２２の表面を一様に帯電させる。次にパソコン，イメージスキャナ等による画像，文字の情報を露光手段
３０によってドット単位で露光し、感光装置２２の表面に静電潜像を形成する。
その後、静電潜像は、現像器２９Ｋ，２９Ｙ，２９Ｍ，２９Ｃのいずれかによりトナーが供給，現像されてトナー像として可視化され、第１転写位置Ｔ１へ搬送される。第１転写位置Ｔ１では、図示しない電源から供給される感光装置２２と中間転写装置２１との電位差により、トナー像が中間転写装置２１の表面へ転写される。第１転写位置Ｔ１を通過した後、感光装置２２の表面は残像除去手段
２８による光照射で電位を一定以下に落して静電潜像を消去し、また感光体清掃手段２７によって第１転写装置Ｔ１で転写されずに残留した表面の残トナーを取り除き、次のトナー像を形成できる状態にする。上記工程を各色の現像器２９Ｋ，２９Ｙ，２９Ｍ，２９Ｃによって必要数繰り返し、中間転写装置２１の表面に画像，文字の情報に見合うトナー像を形成する。その後、トナー像は第２転写位置Ｔ２で転写装置２３によって、記録媒体供給装置３２によって記録媒体保持手段３１から供給された記録媒体に転写される。トナー像を転写した記録媒体は、記録媒体剥離手段２４によって中間転写装置２１から剥離され、定着装置２０に運ばれトナー像を記録媒体に定着し、記録媒体排出装置３３で排出される。
【００１３】
次に、本実施例のフルカラープリンタの定着装置について詳しく説明する。図１は、本実施例の定着装置２０の概略構成を示す。図１に示すように、加熱ローラ１，加圧ベルト２，ニップ加圧部材３，加圧ユニット保持部材４，加圧ユニット加圧手段５，加熱源６，温度制御手段としてのサーミスタ７とで構成されている。加圧ベルト２は、ニップ加圧部材３の周りに無張力または張架状態で掛け渡され、加熱ローラ１が加圧ベルト２を挟んでニップ加圧部材３に圧着されている。加熱ローラ１は、図示しない駆動源によって矢印Ｐ方向に回転駆動され、この加熱ローラ１の回転によって、加圧ベルト２が矢印Ｑ方向へ従動走行する。
【００１４】
これらの回転により、未定着のトナー像８が載った記録媒体９は、トナー像面が加熱ローラ１に接する向きで、加熱ローラ１に加圧ベルト２が圧着している距離を加圧ベルト２と共に通過する。加圧ベルト２は、厚さ３０〜５０μｍの電鋳による無端状のニッケルベルトや、厚さ２０〜１００μｍのポリイミド樹脂の無端状ベルトを用いた。これらの無端ベルトの外周面に厚さ５０〜３００μｍのシリコーンゴム層を設けたり、ＰＦＡやふっ素樹脂によって外周面を離型化処理してもよい。ニップ加圧部材３は、アルミニウム等の金属製パッド、もしくは金属またはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等耐熱樹脂の表面にシリコーンゴム等の耐熱弾性層を設けてある。このニップ加圧部材３を、アルミニウム等の金属の表面にシリコーンゴム等の耐熱弾性層を設けた回転自由のローラ形状としても良い。加圧ユニット保持部材４はニップ加圧部材３に固定され、バネ等の弾性体による加圧ユニット加圧手段５によってニップ加圧部材３を加圧ベルト２の裏面側から加圧力を付与する構造となっている。加熱ローラ１は、中空のアルミニウム等の金属の芯金上にＰＦＡやふっ素樹脂等の離型層を設けるか、または芯金と離型層との間にシリコーンゴム等の耐熱弾性層を設ける、または、芯金上に耐熱弾性層のみを設けてもよい。加熱ローラ１内部にはヒータランプ等の加熱源６が備えられ、加熱源６の熱は加熱ローラ１を通してトナー像８および記録媒体９へ伝えられる。サーミスタ７が加熱ローラ１の外周面に設置され、加熱源６への通電量を調整して、加熱ローラ１表面の温度を制御する。
【００１５】
本実施例の定着装置２０は図１に示すように、加圧ユニット保持部材４が回動点Ｏを中心に回動自由に固定されており、加圧ユニット加圧手段５によってニップ加圧部材３を介してニップ面に押圧を加えている。また、ニップ加圧部材３も、ニップ加圧力Ｓと同じ向きに傾けて設置した。
【００１６】
本実施例の定着装置２０では、ニップ加圧力Ｓが加熱ローラ１の軸中心方向に対して加圧ベルト２の走行を妨げる方向に傾くように、回動点Ｏを加熱ローラ１の回転中心軸より下側、すなわち記録媒体が定着器に搬送されてくる側に設置する。加圧ユニット加圧手段５は加熱ローラ回転中心軸より上側、すなわち定着器から記録媒体が出てくる側に配置し、弾性体であるバネなどで加圧する。
【００１７】
次に、本実施例の定着装置の動作を図３を用いて説明する。前述したように、加熱ローラ１は、図示しない駆動源によって矢印Ｐ方向に回転駆動され、この加熱ローラ１の回転によって、加圧ベルト２が矢印Ｑ方向へ従動回転する。この時、ニップ加圧部材３の表面は加圧ベルト２の裏面と圧接した状態で加圧ベルト２の走行に依らず固定されているため、ニップ加圧部材３の表面と加圧ベルト２との間に速度差が生じる。そのため加圧ベルト２の走行により加圧ベルト２とニップ加圧部材３との間に摩擦力Ｕが発生し、ニップ加圧部材３に作用する。従って、加圧ベルト２の走行時、即ち記録媒体９上のトナー像８が定着過程にある状態では、この摩擦力Ｕとニップ加圧力Ｓの合力であるＷが、ほぼ加熱ローラ１の軸中心方向、即ちトナー像８にほぼ垂直に作用し、ニップ加圧部材３が逃げずに理想的な方向へ加圧力を作用させることができる。さらには、ニップ加圧力Ｓの傾け角度θを、加圧ベルト２裏面とニップ加圧部材３表面との摩擦係数μを用いて、ｔａｎθ＝０．１μ〜４μを満たす角度に設定すると、前記合力Ｗを加熱ローラ１の軸中心方向に作用させた状態で加圧ベルト２の走行を妨げる負荷を最小限にして、加圧ベルト２を安定して走行させることができる。ここで、ｔａｎθ＞４μ　では加圧ベルト２の走行を妨げる負荷が大きくなり不都合である。また、ｔａｎθ＜０．１μ　では加圧ベルト２の従動回転が不安定になり、加熱ローラ１表面と記録媒体９上のトナー像８とが擦れて画像品質の低下を招く。
【００１８】
なお、図示しないが、ニップ加圧部材３と加圧ベルト２との間に、加圧ベルトとの摩擦係数が低い部材を介在させた場合には、その部材と加圧ベルト２との摩擦係数を上記のμに置き換えて、ｔａｎθ＝０．１μ〜４μの関係を満たすようにすればよい。
【００１９】
（実施例２）
本実施例の定着装置を図３に示す。図３に示すように、ニップ加圧部材３をエンドレスベルトである加圧ベルト２の回転方向に沿って、ニップ入口加圧部材
３ａ，ニップ中央加圧部材３ｂと、ニップ出口加圧部材３ｃとに３分割したことが実施例１と異なる。ニップ中央加圧部材３ｂは加圧部材保持部材１０に固定され、加圧部材保持部材１０は加圧ユニット保持部材４に固定されている。加圧ユニット保持部材４の回動点Ｏは、ニップ中央加圧力Ｓｂが加熱ローラ１の軸中心方向に対して加圧ベルト２の走行を妨げる方向に傾くように設置する。さらに中央加圧部材３ｂを、ニップ中央加圧力Ｓｂと同じ向きに傾けて設置している。
【００２０】
一方、ニップ入口加圧部材３ａは、ニップ入口加圧部材３ａと加圧部材保持部材１０との間に設置したバネ等の弾性体によるニップ入口加圧手段５ａにより加圧ベルト２を介して、ニップ入口加圧力Ｓａが加熱ローラ１の軸中心方向に対して加圧ベルト２の走行を妨げる方向へ傾くように設置されている。また、ニップ出口加圧部材３ｃは、ニップ出口加圧部材３ｃと加圧ユニット保持部材４との間に設置したバネ等の弾性体によるニップ出口加圧手段５ｃにより加圧ベルト２を介して、加熱ローラ１へニップ出口加圧力Ｓｃを加えている。ニップ出口加圧部材３ｃは、ローラ形状をしており、加圧ベルト２の走行に合わせて従動回転するため、ニップ出口加圧力Ｓｃの加圧方向を傾けず、加熱ローラ１の軸中心に向けて加圧力を付与している。
【００２１】
このように本実施例では、ニップ内で加圧手段を分割し、おのおの独立に加圧力と加圧方向を設定してあるので、ニップ内のほぼ全域に渡って理想的な加圧力を付与できる。また、そのニップ加圧力Ｓａの傾け角度をθａ、ニップ加圧力
Ｓｂの傾け角度の傾け角度をθｂとし、加圧ベルト２裏面とニップ入口加圧部材３ａ，ニップ中央加圧部材３ｂ表面との摩擦係数μａ，μｂとした際に、ｔａｎθａ＝０．１μａ〜４μａ，ｔａｎθｂ＝０．１μｂ〜４μｂ　となるような関係を設定してあるので、加圧ベルト２の走行を妨げる負荷を最小限にでき、理想的な方向の加圧力を作用させた状態で、加圧ベルト２を安定して走行させることができる。前記ニップ加圧力Ｓａの傾け角度θａと、ニップ加圧力Ｓｂの傾け角度の傾け角度θｂとは、同じ値であってもよいし、互いに異なる値であってもよい。
【００２２】
本実施例では、３分割した加圧手段の加圧力がそれぞれ異なっており、定着器入口側の加圧手段の加圧力が出口側の加圧手段の加圧力より高い。このように加圧手段の加圧力を異ならせているので定着した記録媒体が加熱ローラ１に巻きつかずに排紙できる。
【００２３】
さらには、本実施例ではニップ入口加圧手段５ａを加圧ユニットに内蔵、およびニップ出口加圧手段５ｃを加圧ユニット保持部材４に内蔵することにより、各々の加圧部材の保持部材を省略することができ、装置をコンパクトにできる。勿論、図４に示すように、ニップ出口加圧部材３ｃをパッドの様な加圧ベルト２の走行に対して相対的に移動するものとし、ニップ出口加圧力Ｓｃを加熱ローラ１の軸中心方向に対して加圧ベルト２の走行を妨げる方向へ傾けて設置し、３分割した加圧手段の加圧力がそれぞれ異なっており、定着器入口側の加圧手段の加圧力が出口側の加圧手段の加圧力より高い。なお、それぞれの加圧部材をローラ，パッド任意の組合わせで設置しても良い。また、加圧手段による加圧方向と加圧する力の大小関係とを任意の組合わせにして設置しても良い。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、定着器のエンドレスベルトの走行時に、ニップ部曲面に対して垂直方向へ均一にトナー像の定着に必要な加圧力を効率よく付与できる。また、加圧部材の保持部材を省略でき、装置の小型化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の定着装置の断面図である。
【図２】実施例１のフルカラー電子写真装置の説明図である。
【図３】実施例２の定着装置の断面図である。
【図４】実施例２の他の定着装置の断面図である。
【符号の説明】
１…加熱ローラ、２…加圧ベルト、３…ニップ加圧部材、３ａ…ニップ入口加圧部材、３ｂ…ニップ中央加圧部材、３ｃ…ニップ出口加圧部材、４…加圧ユニット保持部材、５…加圧ユニット加圧手段、５ａ…ニップ入口加圧手段、５ｃ…ニップ出口加圧手段、６…加熱源、７…サーミスタ、８…トナー像、９…記録媒体、１０…加圧部材保持部材、２０…定着装置、２１…中間転写装置、２２…感光装置、２３…転写装置、２４…記録媒体剥離手段、２５…中間転写装置清掃手段、２６…帯電器、２７…感光体清掃手段、２８…残像除去手段、２９Ｋ，２９Ｙ，２９Ｍ，２９Ｃ…現像器、３０…露光手段、３１…記録媒体保持手段、３２…記録媒体供給装置、３３…記録媒体排出装置、θ…ニップ加圧力傾け角度、θａ…ニップ入口加圧力傾け角度、θｂ…ニップ中央加圧力傾け角度、θｃ…ニップ出口加圧力傾け角度、μ…ニップ部摩擦係数。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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