JP2011169997A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、装置を高速化した場合であっても定着不良等が生じることなく、定着ベルトと金属部材との組付け作業性が高い、定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】定着ベルト21を介して加圧回転体に圧接してニップ部を形成する固定部材と、ニップ部を除く位置で定着ベルト21の内周面に対向するように固設されて定着ベルト21を加熱するパイプ状の金属部材22と、を備える。そして、金属部材22には、その幅方向端部から幅方向外側に向けて突出する突出部22bが設けられている。
【選択図】図6
【解決手段】定着ベルト21を介して加圧回転体に圧接してニップ部を形成する固定部材と、ニップ部を除く位置で定着ベルト21の内周面に対向するように固設されて定着ベルト21を加熱するパイプ状の金属部材22と、を備える。そして、金属部材22には、その幅方向端部から幅方向外側に向けて突出する突出部22bが設けられている。
【選択図】図6
Description
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置と、そこに設置される定着装置と、に関するものである。
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、装置を高速化した場合であっても定着不良が生じにくい定着装置が知られている(例えば、特許文献1、2等参照。)。
詳しくは、特許文献1等の定着装置は、定着部材としての定着ベルト、定着ベルトの内周面に対向するように固設された略パイプ状の金属部材(対向部材)、金属部材を加熱するために金属部材に内設されたヒータ(加熱手段)、定着ベルトに圧接してニップ部を形成する加圧回転体としての加圧ローラ、等で構成されている。
そして、定着ベルトがヒータによって加熱された金属部材によって加熱されて、ニップ部に向けて搬送された記録媒体上のトナー像がニップ部にて熱と圧力とを受けて記録媒体上に定着されることになる。
そして、定着ベルトがヒータによって加熱された金属部材によって加熱されて、ニップ部に向けて搬送された記録媒体上のトナー像がニップ部にて熱と圧力とを受けて記録媒体上に定着されることになる。
上述した特許文献1等の定着装置は、パイプ状の金属部材と定着ベルトとがいずれも薄い肉厚で形成され、双方の部材の隙間が1mm以下に設定されているため、金属部材に対して定着ベルトを幅方向に相対的に移動して組み付ける場合の組付け作業性が低かった。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、装置を高速化した場合であっても定着不良等が生じることなく、定着ベルトと金属部材との組付け作業性が高い、定着装置及び画像形成装置を提供することにある。
この発明の請求項1記載の発明にかかる定着装置は、所定方向に走行してトナー像を加熱して溶融するとともに、可撓性を有する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内周面側に固設されて、当該定着ベルトを介して加圧回転体に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する固定部材と、前記ニップ部を除く位置で前記定着ベルトの内周面に対向するように固設されて前記定着ベルトを加熱するとともに、加熱手段によって加熱されるパイプ状の金属部材と、を備え、前記金属部材は、少なくとも前記定着ベルトを当該金属部材に対して幅方向に相対的に移動させながら組み付ける状態のときに、その幅方向端部から幅方向外側に向けて突出する単数又は複数の突出部が設けられたものである。
また、請求項2記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1に記載の発明において、前記突出部は、少なくとも前記定着ベルトを前記金属部材に対して幅方向に相対的に移動させながら組み付ける状態のときに、前記金属部材の内周面側に向けて90度を超えない範囲で折り曲げられているものである。
また、請求項3記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記突出部は、前記定着ベルトを前記金属部材に組み付けた後に、前記金属部材の内周面に近接するように折り曲げられるものである。
また、請求項4記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記突出部は、前記定着ベルトを前記金属部材に組み付けた後に、前記金属部材における幅方向端部の開口の一部を覆うように折り曲げられるものである。
また、請求項5記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記突出部は、前記定着ベルトを前記金属部材に組み付けた後に、前記金属部材から切り取られるものである。
また、請求項6記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記突出部は、前記ニップ部に対して前記定着ベルトの走行方向下流側に相当する位置に設置され、前記定着ベルトを前記金属部材に組み付けた後に、前記金属部材の外周面に近接して前記定着ベルトとの間に入り込むように折り曲げられるものである。
また、請求項7記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1〜請求項6のいずれかに記載の発明において、前記金属部材は、前記突出部が形成された状態の平板に曲げ加工を施して形成されたものである。
また、請求項8記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1〜請求項7のいずれかに記載の発明において、前記金属部材の内周面側に固設されて前記固定部材に当接して当該固定部材を補強する補強部材をさらに備えたものである。
また、この発明の請求項9記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項1〜請求項8のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。
本発明は、定着ベルトと金属部材との組付け時において金属部材の幅方向端部から幅方向外側に向けて突出する突出部が設けられているため、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、装置を高速化した場合であっても定着不良等が生じることなく、定着ベルトと金属部材との組付け作業性が高い、定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
実施の形態1.
図1〜図7にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1に示すように、本実施の形態1における画像形成装置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1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。
ボトル収容部101の下方には中間転写ユニット85が配設されている。その中間転写ユニット85の中間転写ベルト78に対向するように、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部4Y、4M、4C、4Kが並設されている。
図1〜図7にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1に示すように、本実施の形態1における画像形成装置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1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。
ボトル収容部101の下方には中間転写ユニット85が配設されている。その中間転写ユニット85の中間転写ベルト78に対向するように、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部4Y、4M、4C、4Kが並設されている。
各作像部4Y、4M、4C、4Kには、それぞれ、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kが配設されている。また、各感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの周囲には、それぞれ、帯電部75、現像部76、クリーニング部77、除電部(不図示である。)等が配設されている。そして、各感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上で、作像プロセス(帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程)がおこなわれて、各感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上に各色の画像が形成されることになる。
感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kは、不図示の駆動モータによって図1中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部75の位置で、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面が一様に帯電される(帯電工程である。)。
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、露光部3から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される(露光工程である。)。
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、露光部3から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される(露光工程である。)。
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、現像装置76との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される(現像工程である。)。
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、中間転写ベルト78及び第1転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上のトナー像が中間転写ベルト78上に転写される(1次転写工程である。)。このとき、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、中間転写ベルト78及び第1転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上のトナー像が中間転写ベルト78上に転写される(1次転写工程である。)。このとき、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、クリーニング部77との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上に残存した未転写トナーがクリーニング部77のクリーニングブレードによって機械的に回収される(クリーニング工程である。)。
最後に、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
最後に、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト78上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト78上にカラー画像が形成される。
ここで、中間転写ユニット85は、中間転写ベルト78、4つの1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79K、2次転写バックアップローラ82、クリーニングバックアップローラ83、テンションローラ84、中間転写クリーニング部80、等で構成される。中間転写ベルト78は、3つのローラ82〜84によって張架・支持されるとともに、1つのローラ82の回転駆動によって図1中の矢印方向に無端移動される。
ここで、中間転写ユニット85は、中間転写ベルト78、4つの1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79K、2次転写バックアップローラ82、クリーニングバックアップローラ83、テンションローラ84、中間転写クリーニング部80、等で構成される。中間転写ベルト78は、3つのローラ82〜84によって張架・支持されるとともに、1つのローラ82の回転駆動によって図1中の矢印方向に無端移動される。
4つの1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kは、それぞれ、中間転写ベルト78を感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kとの間に挟み込んで1次転写ニップを形成している。そして、1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。
そして、中間転写ベルト78は、矢印方向に走行して、各1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kの1次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上の各色のトナー像が、中間転写ベルト78上に重ねて1次転写される。
そして、中間転写ベルト78は、矢印方向に走行して、各1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kの1次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上の各色のトナー像が、中間転写ベルト78上に重ねて1次転写される。
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト78は、2次転写ローラ89との対向位置に達する。この位置では、2次転写バックアップローラ82が、2次転写ローラ89との間に中間転写ベルト78を挟み込んで2次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト78上に形成された4色のトナー像は、この2次転写ニップの位置に搬送された記録媒体P上に転写される。このとき、中間転写ベルト78には、記録媒体Pに転写されなかった未転写トナーが残存する。
その後、中間転写ベルト78は、中間転写クリーニング部80の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト78上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト78上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
その後、中間転写ベルト78は、中間転写クリーニング部80の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト78上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト78上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
ここで、2次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Pは、装置本体1の下方に配設された給紙部12から、給紙ローラ97やレジストローラ対98等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙部12には、転写紙等の記録媒体Pが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ97が図1中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Pがレジストローラ対98のローラ間に向けて給送される。
詳しくは、給紙部12には、転写紙等の記録媒体Pが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ97が図1中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Pがレジストローラ対98のローラ間に向けて給送される。
レジストローラ対98に搬送された記録媒体Pは、回転駆動を停止したレジストローラ対98のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト78上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対98が回転駆動されて、記録媒体Pが2次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体P上に、所望のカラー画像が転写される。
その後、2次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Pは、定着部20の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ベルト21及び加圧ローラ31による熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体P上に定着される。
その後、記録媒体Pは、排紙ローラ対99のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対99によって装置外に排出された被転写Pは、出力画像として、スタック部100上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
その後、記録媒体Pは、排紙ローラ対99のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対99によって装置外に排出された被転写Pは、出力画像として、スタック部100上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
次に、図2〜図6にて、画像形成装置本体1に設置される定着装置20の構成・動作について詳述する。
図2〜図4に示すように、定着装置20は、定着部材としての定着ベルト21(ベルト部材)、固定部材26、金属部材22(加熱部材)、補強部材23、加熱手段としてのヒータ25(熱源)、加圧回転体としての加圧ローラ31、温度センサ40、断熱部材27、ステー部材28、等で構成される。
図2〜図4に示すように、定着装置20は、定着部材としての定着ベルト21(ベルト部材)、固定部材26、金属部材22(加熱部材)、補強部材23、加熱手段としてのヒータ25(熱源)、加圧回転体としての加圧ローラ31、温度センサ40、断熱部材27、ステー部材28、等で構成される。
ここで、定着ベルト21は、薄肉で可撓性を有する無端状ベルトであって、図2中の矢印方向(反時計方向)に回転(走行)する。定着ベルト21は、内周面21a(固定部材26との摺接面である。)側から、基材層、弾性層、離型層が順次積層されていて、その全体の厚さが1mm以下に設定されている。
定着ベルト21の基材層は、層厚が30〜50μmであって、ニッケル、ステンレス等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料で形成されている。
定着ベルト21の弾性層は、層厚が100〜300μmであって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、等のゴム材料で形成されている。弾性層を設けることで、ニップ部における定着ベルト21表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体P上のトナー像Tに均一に熱が伝わりユズ肌画像の発生が抑止される。なお、本実施の形態1では、定着ベルト21の弾性層として、層厚が200μmのシリコーンゴムを用いている。
定着ベルト21の離型層は、層厚が10〜50μmであって、PFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ポリイミド、ポリエーテルイミド、PES(ポリエーテルサルファイド)、等の材料で形成されている。離型層を設けることで、トナーT(トナー像)に対する離型性(剥離性)が担保される。
定着ベルト21の基材層は、層厚が30〜50μmであって、ニッケル、ステンレス等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料で形成されている。
定着ベルト21の弾性層は、層厚が100〜300μmであって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、等のゴム材料で形成されている。弾性層を設けることで、ニップ部における定着ベルト21表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体P上のトナー像Tに均一に熱が伝わりユズ肌画像の発生が抑止される。なお、本実施の形態1では、定着ベルト21の弾性層として、層厚が200μmのシリコーンゴムを用いている。
定着ベルト21の離型層は、層厚が10〜50μmであって、PFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ポリイミド、ポリエーテルイミド、PES(ポリエーテルサルファイド)、等の材料で形成されている。離型層を設けることで、トナーT(トナー像)に対する離型性(剥離性)が担保される。
また、定着ベルト21の直径は15〜120mmになるように設定されている。なお、本実施の形態1では、定着ベルト21の内径が30mmに設定されている。
定着ベルト21の内部(内周面側)には、固定部材26、ヒータ(加熱手段)、金属部材22、補強部材23、断熱部材27、ステー部材28、等が固設されている。また、図示は省略するが、定着ベルト21と金属部材22との間には、潤滑剤が介在(塗布)されている。
ここで、固定部材26は、定着ベルト21の内周面21aに摺接するように固定されている。そして、固定部材26が定着ベルト21を介して加圧ローラ31に圧接することで、記録媒体Pが搬送されるニップ部が形成される。図3を参照して、固定部材26は、その幅方向両端部が定着装置20の側板43に固定支持されている。なお、固定部材26の構成については、後でさらに詳しく説明する。
定着ベルト21の内部(内周面側)には、固定部材26、ヒータ(加熱手段)、金属部材22、補強部材23、断熱部材27、ステー部材28、等が固設されている。また、図示は省略するが、定着ベルト21と金属部材22との間には、潤滑剤が介在(塗布)されている。
ここで、固定部材26は、定着ベルト21の内周面21aに摺接するように固定されている。そして、固定部材26が定着ベルト21を介して加圧ローラ31に圧接することで、記録媒体Pが搬送されるニップ部が形成される。図3を参照して、固定部材26は、その幅方向両端部が定着装置20の側板43に固定支持されている。なお、固定部材26の構成については、後でさらに詳しく説明する。
図2を参照して、金属部材22(加熱部材)は、ニップ部を除く位置で定着ベルト21の内周面に対向するように形成され、ニップ部の位置では断熱部材27を介して固定部材26を保持するように形成された略円筒体である。図3を参照して、金属部材22は、その幅方向両端部が定着装置20の側板43に固定支持されている。また、金属部材22の両端には、定着ベルト21の寄り(幅方向の移動である。)を制限するためのフランジ29が挿設されている。
そして、略パイプ状に形成された金属部材22は、ヒータ25の輻射熱により加熱されて定着ベルト21を加熱する(熱を伝える。)。すなわち、金属部材22がヒータ25によって直接的に加熱されて、金属部材22を介して定着ベルト21がヒータ25によって間接的に加熱されることになる。定着ベルト21の加熱効率を良好に維持するためには、金属部材22の厚さを0.1mm以下に設定することが好ましい。
金属部材22の材料としては、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、鉄、等の金属熱伝導体(熱伝導性を有する金属である。)を用いることができるが、その中でも単位体積の熱容量比(密度×比熱である。)が比較的小さいフェライト系ステンレス鋼が好適である。本実施の形態1では、金属部材22の材料として、フェライト系ステンレス鋼であるSUS430を用いている。また、金属部材22の厚さを0.1mmに設定している。
そして、略パイプ状に形成された金属部材22は、ヒータ25の輻射熱により加熱されて定着ベルト21を加熱する(熱を伝える。)。すなわち、金属部材22がヒータ25によって直接的に加熱されて、金属部材22を介して定着ベルト21がヒータ25によって間接的に加熱されることになる。定着ベルト21の加熱効率を良好に維持するためには、金属部材22の厚さを0.1mm以下に設定することが好ましい。
金属部材22の材料としては、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、鉄、等の金属熱伝導体(熱伝導性を有する金属である。)を用いることができるが、その中でも単位体積の熱容量比(密度×比熱である。)が比較的小さいフェライト系ステンレス鋼が好適である。本実施の形態1では、金属部材22の材料として、フェライト系ステンレス鋼であるSUS430を用いている。また、金属部材22の厚さを0.1mmに設定している。
加熱手段としてのヒータ25は、ハロゲンヒータ(又はカーボンヒータ)であって、その両端部が定着装置20の側板43に固定されている(図3を参照できる。)。そして、装置本体1の電源部により出力制御されたヒータ25(加熱手段)の輻射熱によって、金属部材22が加熱される。さらに、金属部材22によって定着ベルト21がニップ部を除く位置で全体的に加熱されて、加熱された定着ベルト21の表面から記録媒体P上のトナー像Tに熱が加えられる。なお、ヒータ25の出力制御は、定着ベルト21表面に対向するサーミスタ等の温度センサ40によるベルト表面温度の検知結果に基いておこなわれる。また、このようなヒータ25の出力制御によって、定着ベルト21の温度(定着温度)を所望の温度に設定することができる。
このように、本実施の形態1における定着装置20は、定着ベルト21の一部のみが局所的に加熱されるのではなく、金属部材22によって定着ベルト21が周方向にわたってほぼ全体的に加熱されることになるために、装置を高速化した場合であっても定着ベルト21が充分に加熱されて定着不良の発生を抑止することができる。すなわち、比較的簡易な構成で効率よく定着ベルト21を加熱できるために、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短縮化されるとともに、装置の小型化が達成される。
ここで、略パイプ状の金属部材22は、定着ベルト21の内周面(ニップ部を除く位置である。)にクリアランスをあけて対向するように固設されている。定着ベルト21と金属部材22とのクリアランス量δ(ニップ部を除く位置のギャップである。)は、0mmより大きく1mm以下に設定されている(0mm<δ≦1mmである。)。これにより、金属部材22と定着ベルト21とが摺接する面積が大きくなって定着ベルト21の磨耗が加速する不具合を抑止するとともに、金属部材22と定着ベルト21とが離れ過ぎて定着ベルト21の加熱効率が低下する不具合を抑止することができる。さらに、金属部材22が定着ベルト21に近設されることで、可撓性を有する定着ベルト21の円形姿勢がある程度維持されるため、定着ベルト21の変形による劣化・破損を軽減することができる。ここで、本実施の形態1における金属部材22の幅方向端部には、定着ベルト21の組付け性を向上するための突出部22b(図5を参照できる。)が設けられているが、これについては後で詳しく説明する。
また、金属部材22と定着ベルト21とが摺接しても定着ベルト21の磨耗が軽減されるように、定着ベルト21の内周面には、双方の部材21、22の間にはフッ素グリスやシリコーンオイル等の潤滑剤が塗布されている。
なお、本実施の形態1では、金属部材22の断面形状が略円形になるように形成したが、金属部材22の断面形状が多角形になるように形成することもできる。
また、金属部材22と定着ベルト21とが摺接しても定着ベルト21の磨耗が軽減されるように、定着ベルト21の内周面には、双方の部材21、22の間にはフッ素グリスやシリコーンオイル等の潤滑剤が塗布されている。
なお、本実施の形態1では、金属部材22の断面形状が略円形になるように形成したが、金属部材22の断面形状が多角形になるように形成することもできる。
ここで、本実施の形態1では、ニップ部を形成する固定部材26の強度を補強する補強部材23が、定着ベルト21の内周面側に固設されている。図3を参照して、補強部材23は、幅方向の長さが固定部材26と同等になるように形成されていて、その幅方向両端部が定着装置20の側板43に固定支持されている。そして、補強部材23が固定部材26及び定着ベルト21を介して加圧ローラ31に当接することで、ニップ部において固定部材26が加圧ローラ31の加圧力を受けて大きく変形する不具合を抑止している。なお、本実施の形態1において、補強部材23は、金属部材22の内部を概ね2つの空間に分けるように配設された板状部材である。
この補強部材23は、上述した機能を満足するために、ステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが好ましい。なお、本実施の形態1では、補強部材23の材料として、板厚が1.5〜2mm程度のSUS304(又は、SUS430)を用いている。
また、補強部材23における、ヒータ25に対向する面の一部又は全部に、断熱部材を設けたり、鏡面処理を施したりすることもできる。これにより、ヒータ25から補強部材23に向かう熱(補強部材23を加熱する熱)が金属部材22の加熱に用いられることになるために、定着ベルト21(金属部材22)の加熱効率がさらに向上することになる。
また、補強部材23における、ヒータ25に対向する面の一部又は全部に、断熱部材を設けたり、鏡面処理を施したりすることもできる。これにより、ヒータ25から補強部材23に向かう熱(補強部材23を加熱する熱)が金属部材22の加熱に用いられることになるために、定着ベルト21(金属部材22)の加熱効率がさらに向上することになる。
図2を参照して、ニップ部の位置で定着ベルト21の外周面に当接する加圧回転体としての加圧ローラ31は、外径が30mmであって、中空構造の芯金32上に弾性層33(層厚が3mm程度である。)を形成したものである。加圧ローラ31(加圧回転体)の弾性層33は、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料で形成されている。なお、弾性層33の表層にPFA、PTFE等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。加圧ローラ31は定着ベルト21に圧接して、双方の部材間に所望のニップ部を形成する。また、図3を参照して、加圧ローラ31には不図示の駆動機構の駆動ギアに噛合するギア45が設置されていて、加圧ローラ31は図2中の矢印方向(時計方向)に回転駆動される。また、加圧ローラ31は、その幅方向両端部が定着装置20の側板43に軸受42を介して回転自在に支持されている。なお、加圧ローラ31の内部に、ハロゲンヒータ等の熱源を設けることもできる。
なお、加圧ローラ31の弾性層33を発泡性シリコーンゴム等のスポンジ状の材料で形成した場合には、ニップ部に作用する加圧力を減ずることができるために、金属部材22に生じる撓みをさらに軽減することができる。さらに、加圧ローラ31の断熱性が高められて、定着ベルト21の熱が加圧ローラ31側に移動しにくくなるために、定着ベルト21の加熱効率が向上する。
また、本実施の形態1では、定着ベルト21の直径が加圧ローラ31の直径とほぼ同等になるように形成したが、定着ベルト21の直径が加圧ローラ31の直径よりも小さくなるように形成することもできる。その場合、ニップ部における定着ベルト21の曲率が加圧ローラ31の曲率よりも小さくなるために、ニップ部から送出される記録媒体Pが定着ベルト21から分離され易くなる。
また、本実施の形態1では、定着ベルト21の直径が加圧ローラ31の直径とほぼ同等になるように形成したが、定着ベルト21の直径が加圧ローラ31の直径よりも小さくなるように形成することもできる。その場合、ニップ部における定着ベルト21の曲率が加圧ローラ31の曲率よりも小さくなるために、ニップ部から送出される記録媒体Pが定着ベルト21から分離され易くなる。
図4を参照して、定着ベルト21の内周面21aに摺接する固定部材26は、ベース層26b上に表面層26aが形成されたものである。固定部材26は、加圧ローラ31との対向面(摺接面)が、加圧ローラ31の曲率にならうように凹状に形成されている。これにより、記録媒体Pは加圧ローラ31の曲率にならうようにニップ部から送出されるために、定着工程後の記録媒体Pが定着ベルト21に吸着して分離しないような不具合を抑止することができる。
なお、本実施の形態1では、ニップ部を形成する固定部材26の形状を凹状に形成したが、ニップ部を形成する固定部材26の形状を平面状に形成することもできる。すなわち、固定部材26の摺接面(加圧ローラ31に対向する面である。)が平面形状になるように形成することができる。これにより、ニップ部の形状が記録媒体Pの画像面に対して略平行になって、定着ベルト21と記録媒体Pとの密着性が高まるために定着性が向上する。さらに、ニップ部の出口側における定着ベルト21の曲率が大きくなるために、ニップ部から送出された記録媒体Pを定着ベルト21から容易に分離することができる。
なお、本実施の形態1では、ニップ部を形成する固定部材26の形状を凹状に形成したが、ニップ部を形成する固定部材26の形状を平面状に形成することもできる。すなわち、固定部材26の摺接面(加圧ローラ31に対向する面である。)が平面形状になるように形成することができる。これにより、ニップ部の形状が記録媒体Pの画像面に対して略平行になって、定着ベルト21と記録媒体Pとの密着性が高まるために定着性が向上する。さらに、ニップ部の出口側における定着ベルト21の曲率が大きくなるために、ニップ部から送出された記録媒体Pを定着ベルト21から容易に分離することができる。
また、固定部材26のベース層26bを形成する材料としては、加圧ローラ31による加圧力を受けても大きく撓むことがないように、ある程度剛性のある材料で形成されている。なお、本実施の形態1では、ベース層26bの材料として、厚さが1.5mm程度のアルミニウムを用いている。
金属板を曲げ加工することにより形成する略パイプ状の金属部材22は、その肉厚を薄くすることができるために、ウォームアップ時間を短縮することができる。しかし、金属部材22自身の剛性は小さくなっているため、加圧ローラ31の加圧力に抗しきれずに、撓んだり、変形することがある。パイプ状の金属部材22が変形してしまうと所望のニップ幅が得られずに、定着性が低下するという問題が生じる。これに対して、本実施の形態1では、薄肉の金属部材22とは別に高剛性の固定部材26を設置してニップ部を形成しているために、そのような問題が生じるのを未然に防止することができる。
金属板を曲げ加工することにより形成する略パイプ状の金属部材22は、その肉厚を薄くすることができるために、ウォームアップ時間を短縮することができる。しかし、金属部材22自身の剛性は小さくなっているため、加圧ローラ31の加圧力に抗しきれずに、撓んだり、変形することがある。パイプ状の金属部材22が変形してしまうと所望のニップ幅が得られずに、定着性が低下するという問題が生じる。これに対して、本実施の形態1では、薄肉の金属部材22とは別に高剛性の固定部材26を設置してニップ部を形成しているために、そのような問題が生じるのを未然に防止することができる。
また、固定部材26の表面層26aは、フッ素ゴム等の低摩擦弾性材料で形成されている。このような表面層26aを設けることにより、固定部材26と定着ベルト21との摺接によって双方の部材21、26が磨耗する不具合が軽減されるとともに、双方の部材21、26の間に所望のニップ部が形成されることになる。なお、本実施の形態1では、表面層26aの厚さが1.5〜2mm程度に設定されている。
また、固定部材26の表面層26aに、予め潤滑剤を含浸させることもできる。これにより、固定部材26は、定着ベルト21に当接する面に潤滑剤が保持された状態になり、双方の部材21、26が磨耗する不具合がさらに軽減される。
また、固定部材26の表面層26aに、予め潤滑剤を含浸させることもできる。これにより、固定部材26は、定着ベルト21に当接する面に潤滑剤が保持された状態になり、双方の部材21、26が磨耗する不具合がさらに軽減される。
また、本実施の形態1では、固定部材26とヒータ25(加熱手段)との間に断熱部材27を設置している。詳しくは、固定部材26と金属部材22との間であって、固定部材26の摺接面を除く面を覆うように断熱部材27が設置されている。断熱部材27の材料としては、断熱性に優れたスポンジゴムや、空包を有するセラミック、等を用いることができる。
本実施の形態1では、定着ベルト21と金属部材22とがほぼ全周にわたって近接しているため、加熱待機時(プリント動作待機時)においても定着ベルト21を周方向に温度ムラなく加熱できる。したがって、プリント要求を受けた後、速やかにプリント動作をおこなうことができる。このとき、従来のオンデマンド方式の定着装置(例えば、特許第2884714号公報参照。)では、ニップ部で加熱待機時に加圧ローラを変形させたまま熱を与えてしまうと、加圧ローラのゴムの材質によっては、熱劣化を起こして加圧ローラの寿命が短くなってしまったり、加圧ローラに圧縮永久ひずみが発生してしまったりする(ゴムの圧縮永久ひずみは、ゴムの変形に加熱が加わることにより増大する。)。そして、加圧ローラに圧縮永久ひずみが発生すると、加圧ローラの一部が凹んだ状態になり、所望のニップ幅が得られないため、定着不良が発生したり、回転時に異音が生じたりする。
これに対して、本実施の形態1では、固定部材26と金属部材22との間に断熱部材27が設置されているために、加熱待機時に金属部材22の熱が固定部材26に達しにくくなる。したがって、加熱待機時に加圧ローラ31が変形した状態で高温加熱される不具合が軽減されて、上述の問題が生じるのを抑止することができる。
本実施の形態1では、定着ベルト21と金属部材22とがほぼ全周にわたって近接しているため、加熱待機時(プリント動作待機時)においても定着ベルト21を周方向に温度ムラなく加熱できる。したがって、プリント要求を受けた後、速やかにプリント動作をおこなうことができる。このとき、従来のオンデマンド方式の定着装置(例えば、特許第2884714号公報参照。)では、ニップ部で加熱待機時に加圧ローラを変形させたまま熱を与えてしまうと、加圧ローラのゴムの材質によっては、熱劣化を起こして加圧ローラの寿命が短くなってしまったり、加圧ローラに圧縮永久ひずみが発生してしまったりする(ゴムの圧縮永久ひずみは、ゴムの変形に加熱が加わることにより増大する。)。そして、加圧ローラに圧縮永久ひずみが発生すると、加圧ローラの一部が凹んだ状態になり、所望のニップ幅が得られないため、定着不良が発生したり、回転時に異音が生じたりする。
これに対して、本実施の形態1では、固定部材26と金属部材22との間に断熱部材27が設置されているために、加熱待機時に金属部材22の熱が固定部材26に達しにくくなる。したがって、加熱待機時に加圧ローラ31が変形した状態で高温加熱される不具合が軽減されて、上述の問題が生じるのを抑止することができる。
さらに、固定部材26と定着ベルト21との摩擦抵抗を低減するために双方の部材間に塗布された潤滑剤は、ニップ部における高圧条件に加えて高温条件による使用によって劣化して、定着ベルト21のスリップ等の不具合が生じてしまう可能性がある。
これに対して、本実施の形態1では、固定部材26と金属部材22との間に断熱部材27が設置されているために、金属部材22の熱がニップ部の潤滑剤に達しにくくなる。したがって、潤滑剤の高温による劣化が軽減されて、上述の問題が生じるのを抑止することができる。
これに対して、本実施の形態1では、固定部材26と金属部材22との間に断熱部材27が設置されているために、金属部材22の熱がニップ部の潤滑剤に達しにくくなる。したがって、潤滑剤の高温による劣化が軽減されて、上述の問題が生じるのを抑止することができる。
また、本実施の形態1では、固定部材26と金属部材22との間に断熱部材27が設置されているために、固定部材26が断熱されて、ニップ部では積極的に定着ベルト21は加熱されないことになる。そのため、ニップ部に送入された記録媒体Pの温度がニップ部から送出されるときには低くなる。すなわち、ニップ部出口では、記録媒体P上に定着されたトナー像の温度が低くなって、トナーの粘性が低下して、定着ベルト21に対するトナー接着力が小さくなった状態で、記録媒体Pは定着ベルト21から分離される。したがって、定着工程直後の記録媒体Pが定着ベルト21に巻き付いてジャムになる不具合が防止されるとともに、定着ベルト21に対するトナー固着も抑制される。
また、本実施の形態1では、図4を参照して、固定部材26が挿設された金属部材22の凹部22aを内周面側から保持するステー部材28が設置されている。
略パイプ状の金属部材22は、0.1mm厚のステンレスからなる平板に曲げ加工を施して形成したものである。したがって、ステンレス板を曲げ加工によって所望のパイプ形状に加工しようとしても、そのままでは、スプリングバックによって径が大きくなる方向に開いてしまい所望のパイプ形状を形成することができない。そして、金属部材22がスプリングバックによって開いてしまうと、定着ベルト21の内周面に接触してしまい定着ベルト21を傷つけたり、定着ベルト21との接触ムラによる定着ベルト21の加熱ムラが生じたりしてしまう。本実施の形態1では、このような不具合が生じるのを抑止するために、金属部材22の開口部が形成された凹部22a(曲げ部)をステー部材28で固定することによって、金属部材22のスプリングバックによる変形を抑止している。具体的には、スプリングバック力に抗するように曲げ加工が施された金属部材22の形状を保持しながら、金属部材22の内周面側からステー部材28を凹部22aに圧入する。
略パイプ状の金属部材22は、0.1mm厚のステンレスからなる平板に曲げ加工を施して形成したものである。したがって、ステンレス板を曲げ加工によって所望のパイプ形状に加工しようとしても、そのままでは、スプリングバックによって径が大きくなる方向に開いてしまい所望のパイプ形状を形成することができない。そして、金属部材22がスプリングバックによって開いてしまうと、定着ベルト21の内周面に接触してしまい定着ベルト21を傷つけたり、定着ベルト21との接触ムラによる定着ベルト21の加熱ムラが生じたりしてしまう。本実施の形態1では、このような不具合が生じるのを抑止するために、金属部材22の開口部が形成された凹部22a(曲げ部)をステー部材28で固定することによって、金属部材22のスプリングバックによる変形を抑止している。具体的には、スプリングバック力に抗するように曲げ加工が施された金属部材22の形状を保持しながら、金属部材22の内周面側からステー部材28を凹部22aに圧入する。
ここで、金属部材22の加熱効率を高くするためには、金属部材22の肉厚は0.2mm以下に設定することが好ましい。
上述したように、金属板を曲げ加工することにより形成する略パイプ状の金属部材22は、その肉厚を薄くすることができるために、ウォームアップ時間を短縮することができる。しかし、金属部材22自身の剛性は小さくなっているため、加圧ローラ31の加圧力が金属部材22に作用すると、その加圧力に抗しきれずに、撓んだり、変形してしまう。そして、パイプ状の金属部材22が変形してしまうと所望のニップ幅が得られずに、定着性が低下するという問題が生じてしまう。これに対して、本実施の形態1では、薄肉の金属部材22に凹部22a(固定部材26が挿設されている部分である。)をニップ部から離れるように設けて、加圧ローラ31の加圧力が金属部材22に直接的に作用しないように構成しているために、そのような問題が生じるのを未然に防止することができる。
上述したように、金属板を曲げ加工することにより形成する略パイプ状の金属部材22は、その肉厚を薄くすることができるために、ウォームアップ時間を短縮することができる。しかし、金属部材22自身の剛性は小さくなっているため、加圧ローラ31の加圧力が金属部材22に作用すると、その加圧力に抗しきれずに、撓んだり、変形してしまう。そして、パイプ状の金属部材22が変形してしまうと所望のニップ幅が得られずに、定着性が低下するという問題が生じてしまう。これに対して、本実施の形態1では、薄肉の金属部材22に凹部22a(固定部材26が挿設されている部分である。)をニップ部から離れるように設けて、加圧ローラ31の加圧力が金属部材22に直接的に作用しないように構成しているために、そのような問題が生じるのを未然に防止することができる。
以下、上述のように構成された定着装置20の通常時の動作について簡単に説明する。
装置本体1の電源スイッチが投入されると、ヒータ25に電力が供給されるとともに、加圧ローラ31の図2中の矢印方向の回転駆動が開始される。これにより、加圧ローラ31との摩擦力によって、定着ベルト21も図2中の矢印方向に従動(回転)する。
その後、給紙部12から記録媒体Pが給送されて、2次転写ローラ89の位置で、記録媒体P上に未定着のカラー画像が担持(転写)される。未定着画像T(トナー像)が担持された記録媒体Pは、不図示のガイド板に案内されながら図2の矢印Y10方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト21及び加圧ローラ31のニップ部に送入される。
そして、金属部材22(ヒータ25)によって加熱された定着ベルト21による加熱と、補強部材23によって補強された固定部材26と加圧ローラ31との押圧力とによって、記録媒体Pの表面にトナー像Tが定着される。その後、ニップ部から送出された記録媒体Pは、矢印Y11方向に搬送される。
装置本体1の電源スイッチが投入されると、ヒータ25に電力が供給されるとともに、加圧ローラ31の図2中の矢印方向の回転駆動が開始される。これにより、加圧ローラ31との摩擦力によって、定着ベルト21も図2中の矢印方向に従動(回転)する。
その後、給紙部12から記録媒体Pが給送されて、2次転写ローラ89の位置で、記録媒体P上に未定着のカラー画像が担持(転写)される。未定着画像T(トナー像)が担持された記録媒体Pは、不図示のガイド板に案内されながら図2の矢印Y10方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト21及び加圧ローラ31のニップ部に送入される。
そして、金属部材22(ヒータ25)によって加熱された定着ベルト21による加熱と、補強部材23によって補強された固定部材26と加圧ローラ31との押圧力とによって、記録媒体Pの表面にトナー像Tが定着される。その後、ニップ部から送出された記録媒体Pは、矢印Y11方向に搬送される。
以下、本実施の形態1における定着装置20において特徴的な構成・動作について、詳しく説明する。
図5(A)を参照して、本実施の形態1における金属部材22には、その幅方向端部から幅方向外側に向けて突出する突出部22b(図5(A)において、破線の位置から右側に突出した部分である。)が設けられている。
この金属部材22は、突出部22bが形成された状態の平板(図5(B)に示すものである。)に曲げ加工を施して、略パイプ状に形成したものである。詳しくは、図5(B)に示すような形状にプレス抜き加工されたステンレス板に対して、短手方向の両端部を合わせるように曲げ加工を施す。そのとき、図5(B)中の一点鎖線で示す部分をL字状に曲げ加工して凹部22aを形成する。このようにして、図5(A)に示すように、底部に凹部22aを有して、幅方向端部に突出部22bを有する略パイプ状の金属部材22が形成される。
図5(A)を参照して、本実施の形態1における金属部材22には、その幅方向端部から幅方向外側に向けて突出する突出部22b(図5(A)において、破線の位置から右側に突出した部分である。)が設けられている。
この金属部材22は、突出部22bが形成された状態の平板(図5(B)に示すものである。)に曲げ加工を施して、略パイプ状に形成したものである。詳しくは、図5(B)に示すような形状にプレス抜き加工されたステンレス板に対して、短手方向の両端部を合わせるように曲げ加工を施す。そのとき、図5(B)中の一点鎖線で示す部分をL字状に曲げ加工して凹部22aを形成する。このようにして、図5(A)に示すように、底部に凹部22aを有して、幅方向端部に突出部22bを有する略パイプ状の金属部材22が形成される。
そして、定着装置20を製造する場合やメンテナンスする場合に、このように形成された金属部材22に対して、図6に示すように、定着ベルト21が幅方向(白矢印方向である。)に相対的に移動されながら組み付けることになる。そのとき、金属部材22の幅方向端部には突出部22bが設けられているために、突出部22bが定着ベルト21の挿入を案内するガイドとして機能することになるため、作業者による金属部材22に対する定着ベルト21の組付け作業性が向上することになる。
ここで、金属部材22の両端にはフランジ29(図3を参照できる。)がそれぞれ挿設されるが、突出部22bが形成された側に挿設されるフランジ29には、突出部22bとの干渉を避けるための逃げ穴(不図示である。)が設けられている。
ここで、金属部材22の両端にはフランジ29(図3を参照できる。)がそれぞれ挿設されるが、突出部22bが形成された側に挿設されるフランジ29には、突出部22bとの干渉を避けるための逃げ穴(不図示である。)が設けられている。
なお、本実施の形態1では、金属部材22の突出部22bを単数としたが、突出部22bの数や形状は図5に示すものに限定されることはない。
例えば、図7(A)に示すように、金属部材22の突出部22bを略矩形状に形成することもできる。また、図7(B)に示すように、金属部材22の突出部22bを複数形成することもできる。さらに、図7(C)に示すように、金属部材22の突出部22bを三角形状に形成することもできる。
例えば、図7(A)に示すように、金属部材22の突出部22bを略矩形状に形成することもできる。また、図7(B)に示すように、金属部材22の突出部22bを複数形成することもできる。さらに、図7(C)に示すように、金属部材22の突出部22bを三角形状に形成することもできる。
以上説明したように、本実施の形態1においては、定着ベルト21と金属部材22との組付け時において金属部材22の幅方向端部から幅方向外側に向けて突出する突出部22bが設けられているため、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、定着装置20を高速化した場合であっても定着不良等が生じることなく、定着ベルト21と金属部材22との組付け作業性を高めることができる。
実施の形態2.
図8にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図8は、実施の形態2における金属部材22を示す斜視図であって、前記実施の形態1における図5(A)や図7に相当する図である。本実施の形態2における金属部材22は、組み付け時において突出部22bが内周面側に向けて折り曲げられている点が、前記実施の形態1のものと相違する。
図8にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図8は、実施の形態2における金属部材22を示す斜視図であって、前記実施の形態1における図5(A)や図7に相当する図である。本実施の形態2における金属部材22は、組み付け時において突出部22bが内周面側に向けて折り曲げられている点が、前記実施の形態1のものと相違する。
本実施の形態2における定着装置20も、前記実施の形態1のものと同様に、定着ベルト21、固定部材26、金属部材22、補強部材23、ヒータ25(加熱手段)、加圧ローラ31(加圧回転体)、温度センサ40、断熱部材27、ステー部材28、等で構成される。そして、金属部材22の幅方向端部には突出部22bが形成されている。
ここで、本実施の形態2における金属部材22は、図8に示すように、突出部22bが金属部材22の内周面側に向けて90度を超えない範囲で折り曲げられている。具体的に、本実施の形態2における金属部材22は、前記実施の形態1における図7(B)の金属部材22に対して、3つの突出部22bがいずれも内側に僅かに折り曲げられている。
そして、本実施の形態2においても、定着装置20を製造する場合やメンテナンスする場合に、このように形成された金属部材22に対して、定着ベルト21が幅方向に相対的に移動されながら組み付けることになる。そのとき、金属部材22の幅方向端部に設けられた突出部22bは内側に少し折り曲げられているため、金属部材22に対する定着ベルト21の組付け作業時においてガイドとして機能する突出部22bが定着ベルト21に引っ掛かる不具合が確実に抑止されることになる。そのため、金属部材22に対する定着ベルト21の組付け作業性がさらに向上することになる。
そして、本実施の形態2においても、定着装置20を製造する場合やメンテナンスする場合に、このように形成された金属部材22に対して、定着ベルト21が幅方向に相対的に移動されながら組み付けることになる。そのとき、金属部材22の幅方向端部に設けられた突出部22bは内側に少し折り曲げられているため、金属部材22に対する定着ベルト21の組付け作業時においてガイドとして機能する突出部22bが定着ベルト21に引っ掛かる不具合が確実に抑止されることになる。そのため、金属部材22に対する定着ベルト21の組付け作業性がさらに向上することになる。
以上説明したように、本実施の形態2においても、前記実施の形態1と同様に、定着ベルト21と金属部材22との組付け時において金属部材22の幅方向端部から幅方向外側に向けて突出する突出部22bが設けられているため、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、定着装置20を高速化した場合であっても定着不良等が生じることなく、定着ベルト21と金属部材22との組付け作業性を高めることができる。
実施の形態3.
図9及び図10にて、この発明の実施の形態3について詳細に説明する。
図9は、実施の形態3における金属部材22の組み付け後の状態を示す斜視図である。また、図10は、別の形態の金属部材22の組み付け後の状態を示す側面図である。
本実施の形態3における金属部材22は、組み付け時において幅方向端部に突出していた突出部22bが組み付け後に内周面側に折り曲げられている点が、前記実施の形態1のものと相違する。
図9及び図10にて、この発明の実施の形態3について詳細に説明する。
図9は、実施の形態3における金属部材22の組み付け後の状態を示す斜視図である。また、図10は、別の形態の金属部材22の組み付け後の状態を示す側面図である。
本実施の形態3における金属部材22は、組み付け時において幅方向端部に突出していた突出部22bが組み付け後に内周面側に折り曲げられている点が、前記実施の形態1のものと相違する。
本実施の形態3における定着装置20も、前記各実施の形態のものと同様に、定着ベルト21、固定部材26、金属部材22、補強部材23、ヒータ25(加熱手段)、加圧ローラ31(加圧回転体)、温度センサ40、断熱部材27、ステー部材28、等で構成される。そして、製造後の金属部材22には、図7(A)に示すように、幅方向端部に突出部22bが形成されている。
そして、本実施の形態3においても、突出部22bをガイドとして機能させた状態で、金属部材22に対して定着ベルト21を幅方向に相対的に移動させながら双方の部材21、22を組み付けることになる。そのため、金属部材22に対する定着ベルト21の組付け作業性が向上することになる。
そして、本実施の形態3においても、突出部22bをガイドとして機能させた状態で、金属部材22に対して定着ベルト21を幅方向に相対的に移動させながら双方の部材21、22を組み付けることになる。そのため、金属部材22に対する定着ベルト21の組付け作業性が向上することになる。
ここで、このように組み付け作業性を向上するために設けられた突出部22bは、組み付け作業が完了した後には、その後にメンテナンス等がおこなわれない限り、定着工程をおこなう上では特に必要ないものである。したがって、突出部22bは、少なくとも組み付け時(定着ベルト21を金属部材22に対して幅方向に相対的に移動させながら組み付ける状態のときである。)に、金属部材22に設置されていればよいことになる。
このような点を考慮して、本実施の形態3における金属部材22は、図9に示すように、定着ベルト21を金属部材22に組み付けた後に、突出部22bを金属部材22の内周面に近接するように折り曲げている。このように構成することで、突出部22bを設けることによって定着装置20の幅方向のサイズが大きくなる不具合や、突出部22bが他の部品と干渉する不具合等を抑止することができる。
このような点を考慮して、本実施の形態3における金属部材22は、図9に示すように、定着ベルト21を金属部材22に組み付けた後に、突出部22bを金属部材22の内周面に近接するように折り曲げている。このように構成することで、突出部22bを設けることによって定着装置20の幅方向のサイズが大きくなる不具合や、突出部22bが他の部品と干渉する不具合等を抑止することができる。
ここで、金属部材22は薄肉に形成されているため、上述した突出部22bの折り曲げは、作業者の手作業によって容易におこなうことができる。また、金属部材22は薄肉に形成されているため、上述した突出部22bの折り曲げをおこなった後に、その周囲に大きな変形が生じるようなこともない。
なお、本実施の形態3では、定着ベルト21を金属部材22に組み付けた後に、突出部22bを金属部材22の内周面に近接するように約180度折り曲げている。
これに対して、図10に示すように、定着ベルト21を金属部材22に組み付けた後に、金属部材22における幅方向端部の開口の一部を覆うように突出部22bを約90度折り曲げることもできる。特に、図10に示すように、ヒータ25が設置された領域を覆うように突出部22bを折り曲げた場合には、突出部22bが定着工程時においてヒータ25の熱を外部に放出させずに内部に向けて反射する反射板として機能することになるため、金属部材22の加熱効率を高めることができる。なお、図10において、突出部22bに形成された穴部22b1は、金属部材22(定着装置20)からヒータ25を設置したり取出したりするためのものである。
これに対して、図10に示すように、定着ベルト21を金属部材22に組み付けた後に、金属部材22における幅方向端部の開口の一部を覆うように突出部22bを約90度折り曲げることもできる。特に、図10に示すように、ヒータ25が設置された領域を覆うように突出部22bを折り曲げた場合には、突出部22bが定着工程時においてヒータ25の熱を外部に放出させずに内部に向けて反射する反射板として機能することになるため、金属部材22の加熱効率を高めることができる。なお、図10において、突出部22bに形成された穴部22b1は、金属部材22(定着装置20)からヒータ25を設置したり取出したりするためのものである。
以上説明したように、本実施の形態3においても、前記各実施の形態と同様に、定着ベルト21と金属部材22との組付け時において金属部材22の幅方向端部から幅方向外側に向けて突出する突出部22bが設けられているため、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、定着装置20を高速化した場合であっても定着不良等が生じることなく、定着ベルト21と金属部材22との組付け作業性を高めることができる。
実施の形態4.
図11にて、この発明の実施の形態4について詳細に説明する。
図11(A)は実施の形態4における組み付け時の金属部材22を示す斜視図であり、図11(B)は組み付け後の金属部材22を示す斜視図であり、図11(C)は組み付け後の金属部材22にフランジ29を挿設する状態を示す斜視図である。また、図11(D)は、フランジ29を示す正面図である。
本実施の形態4における金属部材22は、組み付け時において幅方向端部に突出していた突出部22bが組み付け後に金属部材22から切り取られる点が、前記実施の形態1のものと相違する。
図11にて、この発明の実施の形態4について詳細に説明する。
図11(A)は実施の形態4における組み付け時の金属部材22を示す斜視図であり、図11(B)は組み付け後の金属部材22を示す斜視図であり、図11(C)は組み付け後の金属部材22にフランジ29を挿設する状態を示す斜視図である。また、図11(D)は、フランジ29を示す正面図である。
本実施の形態4における金属部材22は、組み付け時において幅方向端部に突出していた突出部22bが組み付け後に金属部材22から切り取られる点が、前記実施の形態1のものと相違する。
本実施の形態4における定着装置20も、前記各実施の形態のものと同様に、定着ベルト21、固定部材26、金属部材22、補強部材23、ヒータ25(加熱手段)、加圧ローラ31(加圧回転体)、温度センサ40、断熱部材27、ステー部材28、等で構成される。そして、組み付け時(製造後)における金属部材22には、図11(A)に示すように、幅方向端部に突出部22bが形成されている。
そして、本実施の形態4においても、突出部22bをガイドとして機能させた状態で、金属部材22に対して定着ベルト21を幅方向に相対的に移動させながら双方の部材21、22を組み付けることになる。そのため、金属部材22に対する定着ベルト21の組付け作業性が向上することになる。
そして、本実施の形態4においても、突出部22bをガイドとして機能させた状態で、金属部材22に対して定着ベルト21を幅方向に相対的に移動させながら双方の部材21、22を組み付けることになる。そのため、金属部材22に対する定着ベルト21の組付け作業性が向上することになる。
ここで、このように組み付け作業性を向上するために設けられた突出部22bは、組み付け作業が完了した後には、その後にメンテナンス等がおこなわれない限り、定着工程をおこなう上では特に必要ないものである。したがって、突出部22bは、少なくとも組み付け時(定着ベルト21を金属部材22に対して幅方向に相対的に移動させながら組み付ける状態のときである。)に、金属部材22に設置されていればよいことになる。
このような点を考慮して、本実施の形態4における金属部材22は、図11(B)に示すように、定着ベルト21を金属部材22に組み付けた後に、金属部材22から切り取られる。このように構成することで、突出部22bを設けることによって定着装置20の幅方向のサイズが大きくなる不具合や、突出部22bが他の部品と干渉する不具合等を抑止することができる。
このような点を考慮して、本実施の形態4における金属部材22は、図11(B)に示すように、定着ベルト21を金属部材22に組み付けた後に、金属部材22から切り取られる。このように構成することで、突出部22bを設けることによって定着装置20の幅方向のサイズが大きくなる不具合や、突出部22bが他の部品と干渉する不具合等を抑止することができる。
ここで、図11(A)に示すように、突出部22bの境界部分には予めミシン目状の穴部22c(曲げ加工する前の平板に打ち抜き加工によって形成したものである。)が形成されている。したがって、上述した突出部22bの切り取りは、作業者によるカッター等を用いた作業によって、容易におこなうことができる。また、金属部材22は薄肉に形成されているため、上述した突出部22bの切り取りをおこなった後に、その周囲に大きな変形が生じるようなこともない。
図11(C)に示すように、突出部22bが除去された後の金属部材22(定着ベルト21が組み付けられた状態のものである。)には、その両端部にフランジ29が挿設される。ここで、突出部22bが形成されていた側に挿設されるフランジ29には、図11(D)に示すように、突出部22bを除去した後の切断面のバリとの干渉を避けるための溝部29bが設けられている。なお、図11(D)において、もう1つの溝部29aは、金属部材22の凹部22aとの干渉を避けるためのものである。
以上説明したように、本実施の形態4においても、前記各実施の形態と同様に、定着ベルト21と金属部材22との組付け時において金属部材22の幅方向端部から幅方向外側に向けて突出する突出部22bが設けられているため、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、定着装置20を高速化した場合であっても定着不良等が生じることなく、定着ベルト21と金属部材22との組付け作業性を高めることができる。
実施の形態5.
図12にて、この発明の実施の形態5について詳細に説明する。
図12は、実施の形態5における定着装置20のニップ部近傍を示す拡大断面図であって、前記実施の形態1における図4に相当する図である。本実施の形態5における金属部材22は、組み付け時において幅方向端部に突出していた突出部22bを組み付け後に外周面側に折り曲げている点が、前記実施の形態1のものと相違する。
図12にて、この発明の実施の形態5について詳細に説明する。
図12は、実施の形態5における定着装置20のニップ部近傍を示す拡大断面図であって、前記実施の形態1における図4に相当する図である。本実施の形態5における金属部材22は、組み付け時において幅方向端部に突出していた突出部22bを組み付け後に外周面側に折り曲げている点が、前記実施の形態1のものと相違する。
本実施の形態5における定着装置20も、前記各実施の形態のものと同様に、定着ベルト21、固定部材26、金属部材22、補強部材23、ヒータ25(加熱手段)、加圧ローラ31(加圧回転体)、温度センサ40、断熱部材27、ステー部材28、等で構成される。そして、組み付け時(製造後)における金属部材22には、図7(A)に示すように、幅方向端部に突出部22bが形成されている。
そして、本実施の形態5においても、突出部22bをガイドとして機能させた状態で、金属部材22に対して定着ベルト21を幅方向に相対的に移動させながら双方の部材21、22を組み付けることになる。そのため、金属部材22に対する定着ベルト21の組付け作業性が向上することになる。
そして、本実施の形態5においても、突出部22bをガイドとして機能させた状態で、金属部材22に対して定着ベルト21を幅方向に相対的に移動させながら双方の部材21、22を組み付けることになる。そのため、金属部材22に対する定着ベルト21の組付け作業性が向上することになる。
ここで、図12を参照して、本実施の形態5における定着装置20は、ニップ部上流側(ニップ部に対して定着ベルト21の走行方向上流側である。)が定着ベルト21の張り側になるため、ニップ部下流側(ニップ部に対して定着ベルト21の走行方向下流側である。)では定着ベルト21に弛み(図中の破線で示すようなベルトの軌跡である。)が生じる可能性がある。そして、このようにニップ部下流側に生じる定着ベルト21の弛みが大きくなってしまうと、ニップ部から送出された記録媒体P上の定着画像にオフセット等の異常画像が生じてしまったり、ニップ部から送出された記録媒体Pの分離性が低下してしまったりする。
このような点を考慮して、本実施の形態5における金属部材22は、ニップ部下流側に相当する位置に突出部22bを設置して、この突出部22bを組み付け作業後に金属部材22の外周面に近接して定着ベルト21との間に入り込むように折り曲げている(図12に示す状態である。)。
このような点を考慮して、本実施の形態5における金属部材22は、ニップ部下流側に相当する位置に突出部22bを設置して、この突出部22bを組み付け作業後に金属部材22の外周面に近接して定着ベルト21との間に入り込むように折り曲げている(図12に示す状態である。)。
詳しくは、組み付け時において金属部材22の幅方向端部に突出していた突出部22bを、組み付け後に金属部材22の外周面側に折り曲げてニップ部下流側で定着ベルト21にテンションを与えるように構成している。
このように構成することにより、上述したニップ部下流側における定着ベルト21の弛みが生じにくくなる。したがって、ニップ部から送出された記録媒体P上の定着画像にオフセット等の異常画像が生じる不具合や、ニップ部から送出された記録媒体Pの分離性が低下してしまう不具合が未然に防止される。
なお、本実施の形態5においては、突出部22bを金属部材の幅方向両端部にそれぞれ設置して、双方の突出部22bについて上述した組み付け作業後の折り曲げをおこなうことが好ましい。これにより、ニップ部下流側における定着ベルト21の弛みが、両端部でそれぞれ折り曲げられた2つの突出部22bによって、バランスよく消失されることになる。
このように構成することにより、上述したニップ部下流側における定着ベルト21の弛みが生じにくくなる。したがって、ニップ部から送出された記録媒体P上の定着画像にオフセット等の異常画像が生じる不具合や、ニップ部から送出された記録媒体Pの分離性が低下してしまう不具合が未然に防止される。
なお、本実施の形態5においては、突出部22bを金属部材の幅方向両端部にそれぞれ設置して、双方の突出部22bについて上述した組み付け作業後の折り曲げをおこなうことが好ましい。これにより、ニップ部下流側における定着ベルト21の弛みが、両端部でそれぞれ折り曲げられた2つの突出部22bによって、バランスよく消失されることになる。
以上説明したように、本実施の形態5においても、前記各実施の形態と同様に、定着ベルト21と金属部材22との組付け時において金属部材22の幅方向端部から幅方向外側に向けて突出する突出部22bが設けられているため、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、定着装置20を高速化した場合であっても定着不良等が生じることなく、定着ベルト21と金属部材22との組付け作業性を高めることができる。
実施の形態6.
図13にて、この発明の実施の形態6について詳細に説明する。
図13は、実施の形態6における定着装置を示す構成図であって、前記実施の形態1における図2に相当する図である。本実施の形態6における定着装置は、金属部材22が電磁誘導によって加熱される点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
図13にて、この発明の実施の形態6について詳細に説明する。
図13は、実施の形態6における定着装置を示す構成図であって、前記実施の形態1における図2に相当する図である。本実施の形態6における定着装置は、金属部材22が電磁誘導によって加熱される点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
図13に示すように、本実施の形態6における定着装置20も、前記実施の形態1のものと同様に、定着ベルト21(ベルト部材)、固定部材26、略パイプ状の金属部材22、補強部材23、断熱部材27、加圧ローラ31(加熱回転体)、温度センサ40、等で構成される。また、図示は省略するが、本実施の形態6における金属部材22も、前記実施の形態1のものと同様に、金属部材22の幅方向端部に突出部22bが形成されている。
そして、本実施の形態6においても、突出部22bをガイドとして機能させた状態で、金属部材22に対して定着ベルト21を幅方向に相対的に移動させながら双方の部材21、22を組み付けることになる。そのため、金属部材22に対する定着ベルト21の組付け作業性が向上することになる。
そして、本実施の形態6においても、突出部22bをガイドとして機能させた状態で、金属部材22に対して定着ベルト21を幅方向に相対的に移動させながら双方の部材21、22を組み付けることになる。そのため、金属部材22に対する定着ベルト21の組付け作業性が向上することになる。
ここで、本実施の形態6における定着装置20は、加熱手段として、ヒータ25の代わりに、誘導加熱部50が設置されている。そして、本実施の形態6における金属部材22は、ヒータ25の輻射熱によって加熱される前記実施の形態1のものとは異なり、誘導加熱部50による電磁誘導によって加熱される。
誘導加熱部50は、励磁コイル、コア、コイルガイド、等で構成される。励磁コイルは、定着ベルト21の一部を覆うように、細線を束ねたリッツ線を幅方向(図13の紙面垂直方向である。)に延設したものである。コイルガイドは、耐熱性の高い樹脂材料等からなり、励磁コイルやコアを保持する。コアは、フェライト等の強磁性体(比透磁率が1000〜3000程度である。)からなる半円筒状部材であって、金属部材22に向けて効率のよい磁束を形成するためにセンターコアやサイドコアが設けられている。コアは、幅方向に延設された励磁コイルに対向するように設置されている。
このように構成された定着装置20は、次のように動作する。
定着ベルト21が図13中の矢印方向に回転駆動されると、定着ベルト21は誘導加熱部50との対向位置で加熱される。詳しくは、励磁コイルに高周波の交番電流を流すことで、金属部材22の周囲に磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このとき、金属部材22表面に渦電流が生じて、金属部材22自身の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、金属部材22が電磁誘導加熱されて、さらに加熱された金属部材22によって定着ベルト21が加熱される。
なお、金属部材22を効率的に電磁誘導加熱するためには、誘導加熱部50を金属部材22の周方向全域に対向するように構成することが好ましい。また、金属部材22の材料としては、ニッケル、ステンレス、鉄、銅、コバルト、クロム、アルミニウム、金、白金、銀、スズ、パラジウム、これらのうち複数の金属からなる合金、等を用いることができる。
定着ベルト21が図13中の矢印方向に回転駆動されると、定着ベルト21は誘導加熱部50との対向位置で加熱される。詳しくは、励磁コイルに高周波の交番電流を流すことで、金属部材22の周囲に磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このとき、金属部材22表面に渦電流が生じて、金属部材22自身の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、金属部材22が電磁誘導加熱されて、さらに加熱された金属部材22によって定着ベルト21が加熱される。
なお、金属部材22を効率的に電磁誘導加熱するためには、誘導加熱部50を金属部材22の周方向全域に対向するように構成することが好ましい。また、金属部材22の材料としては、ニッケル、ステンレス、鉄、銅、コバルト、クロム、アルミニウム、金、白金、銀、スズ、パラジウム、これらのうち複数の金属からなる合金、等を用いることができる。
以上説明したように、本実施の形態6においても、前記各実施の形態と同様に、定着ベルト21と金属部材22との組付け時において金属部材22の幅方向端部から幅方向外側に向けて突出する突出部22bが設けられているため、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、定着装置20を高速化した場合であっても定着不良等が生じることなく、定着ベルト21と金属部材22との組付け作業性を高めることができる。
なお、本実施の形態6では、金属部材22を電磁誘導加熱により加熱したが、金属部材22を抵抗発熱体の熱によって加熱することもできる。具体的に、金属部材22の内周面の一部又は全部に抵抗発熱体を当接させる。抵抗発熱体は、セラミックヒータ等の面状発熱体であって、その両端部に電源部が接続されている。そして、抵抗発熱体に電流が流されると、抵抗発熱体自身の電気抵抗によって抵抗発熱体が昇温して、当接する金属部材22を加熱する。さらに、加熱された金属部材22によって定着ベルト21が加熱されることになる。
このような場合にも、金属部材22の幅方向端部に突出部22bを設けることで、本実施の形態6と同様の効果を得ることができる。
このような場合にも、金属部材22の幅方向端部に突出部22bを設けることで、本実施の形態6と同様の効果を得ることができる。
なお、前記各実施の形態では、定着ベルトとして複層構造の定着ベルト21を用いたが、定着ベルトとしてポリイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、金属等からなる無端状の定着フィルムを用いることもできる。そして、その場合にも、前記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
1 画像形成装置本体(装置本体)、
20 定着装置、
21 定着ベルト(定着部材)、
22 金属部材(加熱部材)、
22a 凹部、
22b 突出部、
23 補強部材、
25 ヒータ(加熱手段)、
26 固定部材、
31 加圧ローラ(加圧回転体)、 P 記録媒体。
20 定着装置、
21 定着ベルト(定着部材)、
22 金属部材(加熱部材)、
22a 凹部、
22b 突出部、
23 補強部材、
25 ヒータ(加熱手段)、
26 固定部材、
31 加圧ローラ(加圧回転体)、 P 記録媒体。
Claims (9)
- 所定方向に走行してトナー像を加熱して溶融するとともに、可撓性を有する無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの内周面側に固設されて、当該定着ベルトを介して加圧回転体に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する固定部材と、
前記ニップ部を除く位置で前記定着ベルトの内周面に対向するように固設されて前記定着ベルトを加熱するとともに、加熱手段によって加熱されるパイプ状の金属部材と、
を備え、
前記金属部材は、少なくとも前記定着ベルトを当該金属部材に対して幅方向に相対的に移動させながら組み付ける状態のときに、その幅方向端部から幅方向外側に向けて突出する単数又は複数の突出部が設けられたことを特徴とする定着装置。 - 前記突出部は、少なくとも前記定着ベルトを前記金属部材に対して幅方向に相対的に移動させながら組み付ける状態のときに、前記金属部材の内周面側に向けて90度を超えない範囲で折り曲げられていることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 前記突出部は、前記定着ベルトを前記金属部材に組み付けた後に、前記金属部材の内周面に近接するように折り曲げられ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。
- 前記突出部は、前記定着ベルトを前記金属部材に組み付けた後に、前記金属部材における幅方向端部の開口の一部を覆うように折り曲げられ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。
- 前記突出部は、前記定着ベルトを前記金属部材に組み付けた後に、前記金属部材から切り取られ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。
- 前記突出部は、
前記ニップ部に対して前記定着ベルトの走行方向下流側に相当する位置に設置され、
前記定着ベルトを前記金属部材に組み付けた後に、前記金属部材の外周面に近接して前記定着ベルトとの間に入り込むように折り曲げられ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。 - 前記金属部材は、前記突出部が形成された状態の平板に曲げ加工を施して形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の定着装置。
- 前記金属部材の内周面側に固設されて前記固定部材に当接して当該固定部材を補強する補強部材をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の定着装置。
- 請求項1〜請求項8のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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