JP2008224874A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着部材の揺れやしわを防止する。
【解決手段】端部拘束部材１１２が、定着ベルト１０２が略円形となるように内側から定着ベルト１０２を支持している。このため、定着ベルト１０２には矢印Ｂ方向の押圧力が作用し、駆動ギヤ１１４の内側面１１５近傍における定着ベルト１０２の変形が抑制される。この状態で駆動ギヤ１１４が回転されても、定着ベルト１０２の外径がほとんど変化していないため、定着ベルト１０２の揺れやしわを防止できる。また、定着ベルト１０２の回転速度が一定となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

一般に、粉状のトナーを用いる画像形成装置には、記録媒体上のトナー像を定着部材と加圧部材との間に記録媒体を挟み込み、加熱・溶融することで記録媒体に定着する定着装置が用いられている。

定着ベルトを無張架の状態で回転駆動する定着装置として、無張架状態の定着ベルトの側縁部から回転駆動力を付与するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の定着装置は、無端状の定着ベルト（定着フィルム）の両側縁が周面方向で凹凸を有する形状となっており、この凹部に回動受動部材が係合されている。そして、この回動受動部材に駆動力を伝達して定着ベルトを駆動する。
特開２００３−１２２１４９号公報

本発明は、定着部材の揺れやしわを防止することを目的とする。

本発明の請求項１に係る定着装置は、加熱され現像剤を記録媒体に定着する無端状の定着部材と、前記定着部材の両端部外側に取付けられ、回転力が伝達される駆動伝達部材と、前記駆動伝達部材と対向して前記定着部材の両端部内側に取付けられ、前記定着部材の断面形状を略円形に保持する保持部材と、を備えたことを特徴としている。

本発明の請求項２に係る定着装置は、前記駆動伝達部材の端面位置よりも前記保持部材の端面位置の方が、前記定着部材の中央部に近い位置にあることを特徴としている。

本発明の請求項３に係る定着装置は、前記保持部材が、前記定着部材へ挿入され両端がフレームに固定された支持部材に回転可能に設けられていることを特徴としている。

本発明の請求項４に係る定着装置は、前記支持部材に、前記保持部材の軸方向の移動を規制する規制部材を設けたことを特徴としている。

本発明の請求項５に係る画像形成装置は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の定着装置と、露光光を出射する露光部と、前記露光光で形成された潜像を現像剤で顕在化して現像剤像を形成する現像部と、前記現像部で顕在化された前記現像剤像を記録媒体上に転写する転写部と、前記転写部で前記現像剤像が転写された記録媒体を前記定着装置に搬送する搬送部と、を備えたことを特徴としている。

請求項１の発明は、駆動伝達部材を介して定着部材に力が作用しても、保持部材が内側から定着部材の断面形状を略円形に保持することによって定着部材の揺れやしわを防止できる。

請求項２の発明は、駆動伝達部材の端面位置で、定着部材が内側に変形しようとしても、保持部材が定着部材を内側から支持するため、定着部材の変形が抑えられ、駆動伝達部材が定着部材から剥離することがなくなる。

請求項３の発明は、定着部材と保持部材がつれ回りするので、定着部材と保持部材の摺動を抑えて、定着部材又は保持部材の摩耗を低減できる。

請求項４の発明は、上記構成によれば、規制部材によって、保持部材の軸方向への移動が規制されるため、保持部材が定着部材の内側から外側にはみ出す、又ははずれることがなくなる。

請求項５の発明は、本構成を有していない場合に比較して、定着装置における定着部材の回転速度が一定となり、記録媒体の搬送速度が一定となるので、現像剤を記録媒体に定着する場合に画像乱れが低減される。

本発明の定着装置及び画像形成装置の実施形態を図面に基づき説明する。

図１には、画像形成装置としてのプリンタ１０が示されている。

プリンタ１０において、プリンタ１０の本体を構成する筐体１２に光走査装置５４が固定されており、光走査装置５４に隣接する位置に、光走査装置５４及びプリンタ１０の各部の動作を制御する制御ユニット５０が設けられている。

光走査装置５４は、図示しない光源から出射された光ビームを回転多面鏡（ポリゴンミラー）で走査し、反射ミラー等の複数の光学部品で反射して、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及び ブラック（Ｋ）の各トナーに対応した光ビーム６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋを出射するようになっている。

光ビーム６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋは、それぞれ対応する各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋに導かれる。

プリンタ１０の下方側には、記録用紙Ｐを収納する用紙トレイ１４が設けられている。用紙トレイ１４の上方には、記録用紙Ｐの先端部位置を調整する一対のレジストローラ１６が設けられている。

プリンタ１０の中央部には、画像形成ユニット１８が設けられている。画像形成ユニット１８は、前述の４つの感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋを備えており、これらが上下一列に並んでいる。

感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの回転方向上流側には、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの表面を帯電する帯電ローラ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋが設けられている。

また、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの回転方向下流側には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各トナーをそれぞれ感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ上に現像する現像器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋが設けられている。

一方、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍには第１中間転写体２６が接触し、感光体ドラム２０Ｃ、２０Ｋには第２中間転写体２８が接触している。そして、第１中間転写体２６、第２中間転写体２８には第３中間転写体３０が接触している。

第３中間転写体３０と対向する位置には、転写ロール３２が設けられている。転写ロール３２と第３中間転写体３０との間を記録用紙Ｐが搬送され、第３中間転写体３０上のトナー画像を記録用紙Ｐに転写させる。

記録用紙Ｐが搬送される用紙搬送路３４の下流には、定着装置１００が設けられている。定着装置１００は、無端状の定着ベルト１０２と、定着ベルト１０２を加圧する加圧ロール１０４を有しており、記録用紙Ｐを加熱・加圧してトナー画像を記録用紙Ｐ上に定着させる。

トナー画像が定着された記録用紙Ｐは、用紙搬送ロール４２でプリンタ１０の上部に設けられたトレイ４４に排出される。

ここで、プリンタ１０の画像形成について説明する。

画像形成が開始されると、各感光体ドラム２０Ｙ〜２０Ｋの表面が帯電ローラ２２Ｙ〜２２Ｋによって一様に帯電される。

光走査装置５４から出力画像に対応した光ビーム６０Ｙ〜６０Ｋが、帯電後の感光体ドラム２０Ｙ〜２０Ｋの表面に照射され、感光体ドラム２０Ｙ〜２０Ｋ上に各色分解画像に応じた静電潜像が形成される。

この静電潜像に対して、現像器２４Ｙ〜２４Ｋが選択的に各色、すなわちＹ〜Ｋのトナーを付与し、感光体ドラム２０Ｙ〜２０Ｋ上にＹ〜Ｋ色のトナー画像が形成される。

その後、マゼンタ用の感光体ドラム２０Ｍから第１中間転写体２６にマゼンタのトナー画像が一次転写される。また、イエロー用の感光体ドラム２０Ｙから第１中間転写体２６にイエローのトナー画像が一次転写され、第１中間転写体２６上で前記マゼンタのトナー画像に重ね合わされる。

一方、同様にブラック用の感光体ドラム２０Ｋから第２中間転写体２８にブラックのトナー画像が一次転写される。また、シアン用の感光体ドラム２０Ｃから第２中間転写体２８にシアンのトナー画像が一次転写され、第２中間転写体２８上で前記ブラックのトナー画像に重ね合わされる。

第１中間転写体２６へ一次転写されたマゼンタとイエローのトナー画像は、第３中間転写体３０へ二次転写される。一方、第２中間転写体２８へ一次転写されたブラックとシアンのトナー画像も、第３中間転写体３０へ二次転写される。

ここで先に二次転写されているマゼンタ 、イエローのトナー画像と、シアンおよびブラックのトナー画像とが重ね合わされ、カラー（３色）とブラックのフルカラートナー画像が第３中間転写体３０上に形成される。

二次転写されたフルカラートナー画像は、第３中間転写体３０と転写ロール３２との間のニップ部に達する。そのタイミングに同期して、レジストロール１６から記録用紙Ｐが当該ニップ部分に搬送され、記録用紙Ｐ上にフルカラートナー画像が三次転写（最終転写）される。

この記録用紙Ｐは、その後、定着装置１００に送られ、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４とのニップ部を通過する。その際、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４とから与えられる熱と圧力との作用により、フルカラートナー画像が記録用紙Ｐに定着する。定着後、記録用紙Ｐは用紙搬送ロール４２によりトレイ４４に排出され、記録用紙Ｐへのフルカラー画像形成が終了する。

次に、本実施形態に係る定着装置１００について説明する。

図２ａ及び図２ｂに示すように、定着装置１００は、耐熱性の樹脂で形成された筐体１０６内に、前述の定着ベルト１０２と加圧ロール１０４が回転可能に配置されている。

定着ベルト１０２は、図示しないステンレススチール（ＳＵＳ）の薄膜からなる基層と、その上に積層された表面離型層とで構成されている。

基層としては、厚さ４０〜８０μｍのＳＵＳを用いることができ、本実施例では、厚さ５０μｍのＳＵＳの薄膜を用いている。基層の内周面には、摺動抵抗を軽減するためにフッ素樹脂をコーティングしてもよい。

表面離型層は、記録用紙Ｐ上に転写された未定着トナーＴと接触するため、離型性が良くかつ耐久性の良いポリイミド樹脂やフッ素樹脂を用いることができる。本実施例では、厚さ３０μｍのＰＦＡを使用しているが、１μｍ〜３０μｍの厚さを有していればよい。

定着ベルト１０２の内面には、シリコーンオイル等の離型剤を潤滑剤として塗布してもよい。また、基層と表面離型層との間には、耐熱性、熱伝導性が良いシリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等からなる弾性層を設けてもよい。

加圧ロール１０４は、アルミニウム等の金属からなり円柱状の回転軸１０８の外周面にシリコーンゴム・フッ素ゴムなどの耐熱性を有する弾性層１０９が積層され、さらに、弾性層１０９の最表面に図示しないフッ素系樹脂からなる表面離型層が積層された構成となっている。

ここで、定着ベルト１０２の両端部外側には、中空円筒状で外周に歯部１１６が形成された駆動ギヤ１１４が接着固定されている。駆動ギヤ１１４が図示しないギヤ及びモータからなる駆動手段で駆動されることにより、定着ベルト１０２が周方向に回転可能となっている。

また、駆動ギヤ１１４は、機械的特性や絶縁性に優れ、耐熱性が良いいわゆるエンジニアリングプラスチックスを用いるのが望ましい。例えば、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＬＣＰ樹脂などを選択することができる。

定着ベルト１０２の端部で駆動ギヤ１１４に隣接する位置には、定着ベルト１０２の外径より僅かに大きい内径で、定着ベルト１０２と相対移動（回転）可能なリング部材１２６が嵌められている。リング部材１２６は、筐体１０６の一部に設けられた溝部（図示せず）と係合することで、定着ベルト１０２の上下左右の移動を規制している。

また、定着ベルト１０２の内側には、アルミニウム等の金属製で角柱状の支持部材１２８が挿入され、定着ベルト１０２と非接触で配置されている。

支持部材１２８における定着ベルト１０２の裏面と対向する面には、図示しない電源からの給電によって発熱する発熱体１３０が接着固定されている。

発熱体１３０は、定着ベルト１０２の内周面と接触するように配置され、発熱体１３０の発熱によって定着ベルト１０２が加熱されるようになっている。

また、支持部材１２８の長手方向（軸方向）の両端面からは、円柱状の支軸１１０がそれぞれ突設されている。支軸１１０の端部１１１は、半月状に加工されている。

支軸１１０には、定着ベルト１０２の内径にほぼ等しい外径の曲面を備えた中空筒状の端部拘束部材１１２が外挿され、定着ベルト１０２の端部内側に配置されている。

端部拘束部材１１２は、耐熱性樹脂で構成されている。例えば、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＬＣＰ樹脂などを選択することができる。

また、端部拘束部材１１２は、支軸１１０の軸方向における端部拘束部材１１２の内側面１１３の位置が、駆動ギヤ１１４の内側面１１５の位置よりも距離ｄだけ内側（定着ベルト１０２の中央側）となるように配置されている。

さらに、端部拘束部材１１２は、支軸１１０の外周面に設けられた溝部（図示せず）に複数のＥリング１３２が係合することで、支軸１１０の軸方向における移動が規制されている。なお、端部拘束部材１１２は、定着ベルト１０２の内側で固定されておらず、定着ベルト１０２と相対回転可能となっている。

端部拘束部材１１２の一方の端面には、円柱状のつまみ部１２４が突設されており、前述のＥリング１３２を外した後に、つまみ部１２４をつかんで引くことで、端部拘束部材１１２を定着ベルト１０２の内側から引き抜けるようになっている。

一方、定着装置１００において、一対の側板１４０が筐体１０６（図２ａ参照）に立設されている（側板１４０の他方は図示せず）。一対の側板１４０の配置間隔は、定着ベルト１０２の幅方向の長さよりも長い間隔となっている。

側板１４０には、定着ベルト１０２の外径と略等しい内径の開口部１４３が形成されており、端部拘束部材１１２が開口部１４３から引き抜き可能となっている。また、側板１４０には、ネジ溝が形成されたネジ穴１４２が複数箇所に設けられている。

側板１４０の外側面には、平板状の支持板１３４が配置されている。支持板１３４は、ネジ１４４が挿通される挿通穴１３８と、支軸１１０の端部１１１の外形寸法と略等しい内形寸法で半月状の挿通穴１３６が形成されている。

ここで、支軸１１０の端部１１１が支持板１３４の挿通穴１３６に挿通され、挿通穴１３８とネジ穴１４２にネジ１４４が締結されることで、側板１４０に支持板１３４が固定され、支軸１１０及び支持部材１２８が固定される。

支軸１１０の端部には、図示しない溝部が形成されており、この溝部にＥリング１３１が係合することで、支軸１１０の軸方向移動が規制されている。なお、支軸１１０の他方の端部については、同様の構成で支持されるため、説明を省略する。

定着ベルト１０２の外周面には、図示しないブラケット及びベアリング等の支持手段により回転軸１０８が回転可能に支持された加圧ロール１０４が接触している。

加圧ロール１０４は、図示しないスプリングバネ等の付勢手段によって、総荷重２９４Ｎ（３０ｋｇｆ）で定着ベルト１０２の内側の発熱体１３０に向けて付勢されている。なお、加圧ロール１０４の他方の端部については、同様の構成で支持されるため、説明を省略する。

一方、歯部１２２が形成され図示しないモータ等の駆動手段によって回転駆動される駆動伝達ギヤ１２０が設けられており、駆動ギヤ１１４の歯部１１６と、駆動伝達ギヤ１２０の歯部１２２とがかみ合っている。これにより、駆動伝達ギヤ１２０が回転すると、定着ベルト１０２が回転し、加圧ロール１０４がつれ回りで回転するようになっている。

次に、本発明の実施形態の作用について説明する。

図３ａは本発明の実施形態との比較例として、端部拘束部材１１２が設けられていない場合の定着ベルト１０２の形状を示している。

図３ａに示すように、端部拘束部材が設けられていない定着装置では、駆動ギヤ１１４が駆動され定着ベルト１０２が回転すると、駆動ギヤ１１４の上下方向の移動が規制されていないため、定着ベルト１０２の端部の回転中心位置が一定とならない。

一方、定着ベルト１０２の幅方向における発熱体１３０と加圧ロール１０４で挟まれている領域では、定着ベルト１０２が発熱体１３０と加圧ロール１０４で支持されることになるので、回転中心位置が一定となる。

このように、定着ベルト１０２の中央部と端部で回転中心位置が異なるため、定着ベルト１０２がねじれるとともに内側（矢印Ａ方向）に変形し、定着ベルト１０２の回転に揺れが生じ、又は定着ベルト１０２にしわが発生する。

この状態で定着ベルト１０２が回転を続けると、定着ベルト１０２の外径が変化しているため、回転速度が一定とならない。また、駆動ギヤ１１４の内側面１１５近傍において、駆動ギヤ１１４が定着ベルト１０２から剥離されることになる。

一方、図３ｂに示すように、本発明の実施形態では、端部拘束部材１１２が、支軸１１０を回転中心として回転可能となっており、定着ベルト１０２が略円形となるように内側から支持している。また、端部拘束部材１１２の内側面１１３が駆動ギヤ１１４の内側面１１５よりも内側に位置している。

このため、駆動ギヤ１１４の回転中心は、支軸１１０の中心位置となり、定着ベルト１０２の回転中心が定着ベルトの幅方向で一定となって、定着ベルト１０２がねじれることがなくなる。

また、端部拘束部材定着ベルト１０２には、矢印Ｂ方向の押圧力が作用するため、駆動ギヤ１１４の内側面１１５近傍における定着ベルト１０２の変形が抑制される。

ここで、定着ベルト１０２の回転が継続されても定着ベルト１０２の外径が変化しないため、定着ベルト１０２に揺れやしわが発生しない。また、定着ベルト１０２の回転速度が一定となる。さらに、駆動ギヤ１１４が定着ベルト１０２から剥離されることがない。

端部拘束部材１１２は、支軸１１０の周りに回転可能に配置されているため、定着ベルト１０２の回転に伴い、連れ周りが可能であり、端部拘束部材１１２と定着ベルト１０２内面との摺動による摩擦力が低減される。

図２ｂに示すように、定着ベルト１０２の交換時又はメンテナンス時等において、定着ベルト１０２を取り出す場合には、ネジ１４４及びＥリング１３２をはずして支持板１３４を取外す。続いて、Ｅリング１３２を外してつまみ部１２４を持って引き抜くことで、端部拘束部材１１２が取り外される。さらに、支持部材１２８を軸方向に引き抜くことで、定着ベルト１０２が容易に取り外される。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。

プリンタ１０は、固体の現像剤を用いる乾式の電子写真方式だけでなく、液体現像剤を用いるものであってもよい。

発熱体１３０は、給電により発熱するものだけでなく、例えば、コイル等の磁界発生手段によって誘導加熱されるものであってもよい。

端部拘束部材１１２は、円筒状のもの以外に、定着ベルト１０２の中央部から端部に向けて外径が徐々に小さくなるテーパ−面（傾斜面）を設けたものであってもよい。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の断面図である。 （ａ）本発明の実施形態との比較例の説明図である。（ｂ）本発明の実施形態に係る定着装置の説明図である。

符号の説明

１０ プリンタ（画像形成装置）
２４ 現像器（現像部）
３２ 転写ロール（転写部）
３４ 用紙搬送路（搬送部）
５４ 光走査装置（露光部）
１００ 定着装置（定着装置）
１０２ 定着ベルト（定着部材）
１０４ 加圧ロール（加圧部材）
１１０ 支軸（芯材）
１１２ 端部拘束部材（保持部材）
１１４ 駆動ギヤ（駆動伝達部材）
１２８ 支持部材（支持部材）
１３０ 発熱体（支持部材）
１３２ Ｅリング（規制部材）
１３４ 支持板（フレーム）
１４０ 側板（フレーム）
Ｔ トナー（現像剤）
Ｐ 記録用紙（記録媒体）

Claims (5)

1. 加熱され現像剤を記録媒体に定着する無端状の定着部材と、
   前記定着部材の両端部外側に取付けられ、回転力が伝達される駆動伝達部材と、
   前記駆動伝達部材と対向して前記定着部材の両端部内側に取付けられ、前記定着部材の断面形状を略円形に保持する保持部材と、
   を備えたことを特徴とする定着装置。
2. 前記駆動伝達部材の端面位置よりも前記保持部材の端面位置の方が、前記定着部材の中央部に近い位置にあることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記保持部材が、前記定着部材へ挿入され両端がフレームに固定された支持部材に回転可能に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 前記支持部材に、前記保持部材の軸方向の移動を規制する規制部材を設けたことを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の定着装置と、
   露光光を出射する露光部と、
   前記露光光で形成された潜像を現像剤で顕在化して現像剤像を形成する現像部と、
   前記現像部で顕在化された前記現像剤像を記録媒体上に転写する転写部と、
   前記転写部で前記現像剤像が転写された記録媒体を前記定着装置に搬送する搬送部と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
   
   
   
   
   
   

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