JP2014081443A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱部材と固定部材との線膨張率が互いに異なる定着装置において、加熱部材とベルトとを密着させる。
【解決手段】定着装置５０は、熱により用紙ｐにトナーを定着させる無端の定着ベルト５１と、可撓性を有し、定着ベルト５１の内側で定着ベルト５１を加熱するシート状のヒータ５２と、ヒータ５２と接する曲面を有し、当該曲面においてヒータ５２が固定された固定領域とヒータ５２が固定されていない非固定領域とを有し、線膨張率がヒータ５２と異なるヒータ支持体５３とを有する。定着ベルト５１は、ヒータ５２を介してヒータ支持体５３に巻きついている。定着ベルト５１およびヒータ５２の剛性はそれぞれ、ヒータ支持体５３の剛性よりも小さい。
【選択図】図２

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

トナー像が転写された記録媒体に対して、定着ベルトにより熱を加えて、トナーを記録媒体に定着させる定着装置が知られている。特許文献１には、可撓性を有する面状発熱体が定着ベルトの内周面に沿うように支持されて、定着ベルトを加熱することが記載されている。

特開２０１１−１８０５０２号公報

本発明は、加熱部材と固定部材との線膨張率が互いに異なる定着装置において、加熱部材とベルトとを密着させることを目的とする。

請求項１に係る定着装置は、熱により記録媒体にトナーを定着させる無端のベルトと、可撓性を有し、前記ベルトの内側で前記ベルトを加熱するシート状の加熱部材と、前記加熱部材と接する曲面を有し、当該曲面において前記加熱部材が固定された固定領域と前記加熱部材が固定されていない非固定領域とを有し、線膨張率が前記加熱部材と異なる固定部材と、を有し、前記ベルトは、前記加熱部材を含む層を介して前記固定部材に巻きついており、前記ベルトおよび前記加熱部材の剛性はそれぞれ、前記固定部材の剛性よりも小さいことを特徴とする。

請求項２に係る定着装置は、請求項１に記載の構成において、前記ベルトは、決められた方向に回転し、前記固定領域は、前記非固定領域よりも前記方向における上流側にあることを特徴とする。

請求項３に係る定着装置は、請求項１に記載の構成において、前記ベルトは決められた方向に回転し、前記非固定領域は、前記固定領域よりも前記方向における下流側にあることを特徴とする。

請求項４に係る定着装置は、請求項１に記載の構成において、前記ベルトは決められた方向に回転し、前記固定領域は、前記加熱部材の前記方向における上流側の端部を含むことを特徴とする。

請求項５に係る定着装置は、請求項２ないし４のいずれか一項に記載の構成において、前記ベルトに対して前記方向に張力を付与する付与手段を有する。

請求項６に係る定着装置は、請求項５に記載の構成において、前記ベルトは、前記加熱部材を含む層に対して前記方向に張力を与えることを特徴とする。

請求項７に係る画像形成装置は、記録媒体にトナー像を転写する転写部と、熱により前記記録媒体にトナーを定着させる無端のベルトと、可撓性を有し、前記ベルトの内側で前記ベルトを加熱するシート状の加熱部材と、前記加熱部材と接する曲面を有し、当該曲面において前記加熱部材が固定された固定領域と前記加熱部材が固定されていない非固定領域とを有し、線膨張率が前記加熱部材と異なる固定部材と、を有し、前記ベルトは、前記加熱部材を含む層を介して前記固定部材に巻きついており、前記ベルトおよび前記加熱部材の剛性はそれぞれ、前記固定部材の剛性よりも小さいことを特徴とする。

請求項１および請求項７に係る発明によれば、固定部材が固定領域のみを有する場合に比べて、加熱部材とベルトとを密着させることができる。
請求項２に係る発明によれば、固定領域が非固定領域よりも下流側にある場合に比べて、加熱部材とベルトとを密着させることができる。
請求項３に係る発明によれば、非固定領域が固定領域よりも上流側にある場合に比べて、加熱部材とベルトとを密着させることができる。
請求項４に係る発明によれば、固定領域が加熱部材の上流側の端部を含まない場合に比べて、加熱部材とベルトとを密着させることができる。
請求項５に係る発明によれば、ベルト対して張力が付与されない場合に比べて、加熱部材とベルトとを密着させることができる。
請求項６に係る発明によれば、加熱部材を含む層に対して張力が与えられない場合に比べて、加熱部材とベルトとを密着させることができる。

画像形成装置の内部構成の概略を示す図 定着装置を幅方向の一方側から見た断面図 定着ベルトの断面を幅方向の一方側から見た拡大図 定着装置を幅方向の一方側から見た拡大図 ヒータおよびヒータ支持体をヒータ側から見た図

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構成の概略を示す図である。画像形成装置１は、複写機、プリンタ、スキャナ、およびファクシミリなどとして機能する装置である。画像形成装置１は、筐体１００内に、収容部１０、供給ローラ２０、搬送ローラ３０、転写部４０、定着装置５０、および排出ローラ６０を有する。収容部１０は、用紙ｐ（記録媒体の一例）を収容する。供給ローラ２０は、収容部１０に収容された用紙ｐの１枚と接触し、用紙ｐを搬送路ｒ（鎖線）に沿って供給する。搬送ローラ３０ａおよび３０ｂは、円筒状の部材であり、円筒の中心を軸として回転し、供給ローラ２０により供給された用紙ｐを搬送する。用紙ｐは搬送ローラ３０によって搬送されて転写部４０を通過する。転写部４０は、搬送ローラ３０により搬送された用紙ｐにトナー像を転写する。定着装置５０は、転写部４０によりトナー像が転写された用紙ｐを加熱して用紙ｐにトナーを定着させる。排出ローラ６０は、トナーが定着した用紙ｐを画像形成装置１から排出する。

転写部４０は、感光体ドラム４０１、帯電器４０２、露光装置４０３、現像装置４０４、トナーカートリッジ４０５、中間転写ベルト４０６、回転ローラ４０７、一次転写ローラ４０８、二次転写ローラ４０９、およびバックアップローラ４１０を有する。感光体ドラム４０１は、外周面に光導電膜を積層した円筒状の部材であり、円筒の中心を軸として回転するように支持される。感光体ドラム４０１は、中間転写ベルト４０６と接触するように配置され、中間転写ベルト４０６の移動に伴って、図中の矢印Ａ１の方向に回転する。帯電器４０２は、例えばスコロトロン帯電器であり、感光体ドラム４０１の光導電膜を予め定められた電位に帯電させる。露光装置４０３は、帯電器４０２により帯電させられた感光体ドラム４０１を露光して、静電潜像を形成する。現像装置４０４は、Ｙ（Yellow）、Ｍ（Magenta）、Ｃ（Cyan）、Ｋ（Black）のいずれかの色のトナーと、フェライト粉などの磁性体キャリアとを含む二成分現像剤を収容する。現像装置４０４は、感光体ドラム４０１上に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。現像装置４０４は、トナー補給路を介してトナーカートリッジ４０５に接続され、図示せぬディスペンスモータの回転駆動によりトナーカートリッジ４０５からトナーの補給を受ける。中間転写ベルト４０６は、無端のベルト状の部材であり、図中の矢印Ａ２の方向に回転する。回転ローラ４０７は、中間転写ベルト４０６の移動を支持する円筒状の部材であり、円筒の中心を軸として回転する。一次転写ローラ４０８は、中間転写ベルト４０６を挟んで感光体ドラム４０１と対向する円筒状の部材である。一次転写ローラ４０８は、図示せぬ電源から転写バイアスを印加され、感光体ドラム４０１との間に電位差を生じさせて、感光体ドラム４０１の表面のトナー像を中間転写ベルト４０６の表面に転写する。二次転写ローラ４０９は、中間転写ベルト４０６を挟んでバックアップローラ４１０と対向する円筒状の部材である。二次転写ローラ４０９は、図示せぬ電源から転写バイアスを印加され、バックアップローラ４１０との間に電位差を生じさせて、中間転写ベルト４０６の表面のトナー像を用紙ｐに転写する。

画像形成装置１は、また、図示せぬ制御部、通信部、および記憶部を有する。制御部は、上述した画像形成装置１の各部の動作を制御する。制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）とを有する。通信部は、パーソナルコンピュータまたはファクシミリなどの外部装置と接続し、画像データの送受信を行う。記憶部は、制御部により用いられるデータおよびプログラムを記憶する装置、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）を有する。以上の構成により、画像形成装置１は、搬送路ｒに沿って用紙ｐを搬送する過程で用紙ｐへのトナー像の形成および定着を行う。以下では、用紙ｐが搬送される方向を単に「搬送方向」といい、搬送方向に直交する方向を「幅方向」という。

図２は、本発明の一実施形態に係る定着装置５０を幅方向の一方側から見た断面図である。定着装置５０は、定着ベルト５１、ヒータ５２、ヒータ支持体５３、押し付け部材５４、ホルダ５５、押圧パッド５６、温度センサ５７、および加圧ローラ５８を有する。定着ベルト５１は、熱により用紙ｐにトナーを定着させる無端のベルトである。

図３は、定着ベルト５１の断面を幅方向の一方側から見た拡大図である。定着ベルト５１は、例えば、基材層５１１および離型層５１２を有する。基材層５１１は、ポリイミドなどの耐熱性および可撓性を有する物質を基材として構成される。基材層５１１には、酸化アルミニウムなどの熱伝導フィラーが分散されていてもよい。離型層５１２は、用紙ｐに転写されたトナー像と接するため、トナーに対する離型性の高い材質が使用される。離型層５１２には、例えば、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重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、シリコーン共重合体、またはこれらの複合層などが用いられる。

再び図２を参照する。ヒータ５２（加熱部材の一例）は、可撓性を有し、定着ベルト５１の内側で定着ベルト５１を加熱するシート状の部材である。ヒータ５２には、例えば、アルミニウムが抵抗発熱体として用いられる。図示せぬ電源からヒータ５２に対して電力が供給されると、ヒータ５２は発熱する。ヒータ５２が発した熱は、定着ベルト５１に伝導する。

ヒータ支持体５３（固定部材の一例）は、ヒータ５２と接する曲面を有し、線膨張率がヒータ５２と異なる部材である。ヒータ支持体５３には、ヒータ５２とヒータ支持体５３とが接する領域のうち一部の領域でヒータ５２が固定されている。以下では、ヒータ５２とヒータ支持体５３とが接する領域のうちヒータ５２とヒータ支持体５３とが固定された領域を「固定領域」と表現する。また、ヒータ５２とヒータ支持体５３とが接する領域のうちヒータ５２とヒータ支持体５３とが固定されていない領域を「非固定領域」と表現する。ヒータ支持体５３とヒータ５２とは、例えば、接着材により接着される。ヒータ支持体５３の剛性は、定着ベルト５１およびヒータ５２の剛性よりも大きい。図２において、ヒータ支持体５３は、シート状の部材である。定着ベルト５１は、ヒータ５２を介してヒータ支持体５３に巻きついている。

押し付け部材５４は、ヒータ支持体５３に接し、ヒータ支持体５３をヒータ５２および定着ベルト５１に向かって押し付ける部材である。押し付け部材５４には、例えば、コイルバネが用いられる。コイルバネは、幅方向に沿って複数設けられる。押し付け部材５４のヒータ支持体５３と接しない側の端部は、ホルダ５５に固定される。

上述の通り、定着ベルト５１およびヒータ５２の剛性は、ヒータ支持体５３の剛性よりも小さい。したがって、定着ベルト５１がヒータ５２を介してヒータ支持体５３に巻きつき、さらに押し付け部材５４がヒータ支持体５３をヒータ５２および定着ベルト５１に向かって押し付けると、ヒータ５２は、ヒータ支持体５３の曲面に沿って湾曲する。

押圧パッド５６は、シリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体で構成され、後述する加圧ローラ５８と対向する位置にてホルダ５５に支持される。押圧パッド５６は、定着ベルト５１を介して加圧ローラ５８から押圧される状態で配置され、加圧ローラ５８との間でニップ領域Ｎを形成する。温度センサ５７は、定着ベルト５１の温度を測定するために取り付けられたサーミスタなどのセンサである。

加圧ローラ５８は、定着ベルト５１との間に形成されたニップ領域Ｎにおいて用紙ｐを加圧する円筒状の部材である。加圧ローラ５８は、定着ベルト５１に対向するように配置されている。図示せぬ駆動機構により加圧ローラ５８が定着ベルト５１に接すると、ニップ領域Ｎが形成される。加圧ローラ５８は、搬送ローラ３０により用紙ｐが搬送される速度で搬送方向（矢印Ａ３の方向）に回転する。加圧ローラ５８が回転すると、定着ベルト５１は加圧ローラ５８に従動し、矢印Ａ４の方向（決められた方向の一例）に回転する。加圧ローラ５８は、弾性体層５８１および離型層５８２を有する。弾性体層５８１には、発泡させたシリコーンゴムなどの耐熱性と弾性とを有する物質が用いられる。離型層５８２は、用紙ｐに接する層であり、用紙ｐに対する離型性の高い材質が使用される。離型層５８２には、例えば、カーボン配合のＰＦＡなどの耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆が用いられる。

図４は、定着装置５０を幅方向の一方側から見た拡大図である。図５は、ヒータ５２およびヒータ支持体５３をヒータ５２側から見た図である。破線で示された領域Ｓ１は、固定領域を表す。図５に示す通り、固定領域は、幅方向の一方側から他方側に向かって伸びている。破線で示された領域Ｓ２は、非固定領域を表す。図４および図５に示すように、ヒータ５２は、固定領域が非固定領域よりも定着ベルト５１が回転する方向（矢印Ａ４の方向）における上流側に位置するように、ヒータ支持体５３に固定される。換言すると、ヒータ５２は、非固定領域が固定領域よりも矢印Ａ４の方向における下流側に位置するように、ヒータ支持体５３に固定される。また、図４および図５に示す例では、固定領域が、ヒータ５２の矢印Ａ４の方向における上流側の端部を含んでいる。すなわち、ヒータ５２の矢印Ａ４の方向における上流側の端部が、ヒータ支持体５３に固定されている。

図４に示す通り、押し付け部材５４がヒータ支持体５３を押し付けると、定着ベルト５１には、矢印Ｆ１および矢印Ｆ２の方向に張力が加わる。また、加圧ローラ５８が回転すると、定着ベルト５１には矢印Ｆ１の方向に張力がさらに加わり、定着ベルト５１は矢印Ａ４の方向に回転する。定着ベルト５１に対して張力を付与する押し付け部材５４および加圧ローラ５８は、付与手段の一例である。定着ベルト５１が回転すると、定着ベルト５１は、ヒータ５２に対して矢印Ａ４の方向に張力を与える。したがって、ヒータ５２とヒータ支持体５３との線膨張率が異なる場合であっても、ヒータ５２とヒータ支持体５３との密着性の低下は、ヒータ５２とヒータ支持体５３とが接する領域のすべてが固定領域である場合に比べて抑制される。また、ヒータ５２とヒータ支持体５３との密着性の低下が抑制されると、定着ベルト５１とヒータ５２との密着性の低下も抑制される。

（変形例）
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下で説明する変形例のうち、２つ以上のものが組み合わされて用いられてもよい。

（１）変形例１
ヒータ５２とヒータ支持体５３と固定された固定領域は、一箇所である場合に限らない。ヒータ５２とヒータ支持体５３とは、複数個所で固定されてもよい。また、上述の実施形態では、固定領域が幅方向に沿って伸びている例を説明したが、固定領域は、いかなる形状であってもよい。

（２）変形例２
ヒータ５２の材料はアルミニウムに限らない。ヒータ５２には、銅、ニッケル、クロムなどが抵抗発熱体として用いられてもよい。また、ヒータ５２において、抵抗発熱体は、シリコンまたはポリイミドなどの耐熱性および可撓性を有する物質により覆われていてもよい。

（３）変形例３
定着ベルト５１を加熱する部材は、ヒータ５２に限らない。定着ベルト５１を加熱する部材は、例えば、電磁誘導により加熱される蓄熱板であってもよい。この場合、定着装置５０には、蓄熱板を発熱させるための交流磁界を生成するコイルが設けられる。蓄熱板は、ヒータ５２と同様に、定着ベルト５１の内周面に沿って設けられる。さらに別の例で、定着ベルト５１が、電磁誘導により加熱される導電発熱層を含んでいてもよい。

（４）変形例４
定着ベルト５１が、ヒータ５２に巻きつくときに介する部材は、ヒータ５２のみでなくてもよい。定着ベルト５１は、ヒータ５２を含む層を介して、ヒータ支持体５３に巻きついてもよい。例えば、定着ベルト５１とヒータ５２との間には、ヒータ５２を保護する板が設けられていてもよい。

（５）変形例５
ヒータ支持体５３は、シート状である場合に限らない。例えば、ヒータ支持体５３は、ヒータ５２と接する曲面を有し、幅方向に沿って伸びる半円筒形状の部材であってもよい。

（６）変形例６
定着ベルト５１および加圧ローラ５５の構造は、実施形態に記載されたものに限らない。例えば、定着ベルト５１は、離型層５１２を有さなくてもよい。

１…画像形成装置、１００…筐体、１０…収容部、２０…供給ローラ、３０…搬送ローラ、４０…転写部、４０１…感光体ドラム、４０２…帯電器、４０３…露光装置、４０４…現像装置、４０５…トナーカートリッジ、４０６…中間転写ベルト、４０７…回転ローラ、４０８…一次転写ローラ、４０９…二次転写ローラ、４１０…バックアップローラ、５０…定着装置、５１…定着ベルト、５１１…基材層、５１２…離型層、５２…ヒータ、５３…ヒータ支持体、５４…押し付け部材、５５…ホルダ、５６…押圧パッド、５７…温度センサ、５８…加圧ローラ、５８１…弾性体層、５８２…離型層、６０…排出ローラ

Claims (7)

1. 熱により記録媒体にトナーを定着させる無端のベルトと、
   可撓性を有し、前記ベルトの内側で前記ベルトを加熱するシート状の加熱部材と、
   前記加熱部材と接する曲面を有し、当該曲面において前記加熱部材が固定された固定領域と前記加熱部材が固定されていない非固定領域とを有し、線膨張率が前記加熱部材と異なる固定部材と、
   を有し、
   前記ベルトは、前記加熱部材を含む層を介して前記固定部材に巻きついており、
   前記ベルトおよび前記加熱部材の剛性はそれぞれ、前記固定部材の剛性よりも小さい
   ことを特徴とする定着装置。
2. 前記ベルトは、決められた方向に回転し、
   前記固定領域は、前記非固定領域よりも前記方向における上流側にある
   ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記ベルトは決められた方向に回転し、
   前記非固定領域は、前記固定領域よりも前記方向における下流側にある
   ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記ベルトは決められた方向に回転し、
   前記固定領域は、前記加熱部材の前記方向における上流側の端部を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
5. 前記ベルトに対して前記方向に張力を付与する付与手段
   を有する請求項２ないし４のいずれか一項に記載の定着装置。
6. 前記ベルトは、前記加熱部材を含む層に対して前記方向に張力を与える
   ことを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
7. 記録媒体にトナー像を転写する転写部と、
   熱により前記記録媒体にトナーを定着させる無端のベルトと、
   可撓性を有し、前記ベルトの内側で前記ベルトを加熱するシート状の加熱部材と、
   前記加熱部材と接する曲面を有し、当該曲面において前記加熱部材が固定された固定領域と前記加熱部材が固定されていない非固定領域とを有し、線膨張率が前記加熱部材と異なる固定部材と、
   を有し、
   前記ベルトは、前記加熱部材を含む層を介して前記固定部材に巻きついており、
   前記ベルトおよび前記加熱部材の剛性はそれぞれ、前記固定部材の剛性よりも小さい
   ことを特徴とする画像形成装置。

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